في الهدوء اللطيف لبحر هادئ عند الفجر، عندما يلامس الضوء أذرع الشعاب المرجانية وأجراس قناديل البحر الجيلاتينية التي تتأرجح مثل الأعلام الهادئة، يبدأ المرء في الإحساس بأن الشكل والحركة متداخلان بطرق أعمق من مجرد المظهر. تبدو مخلوقات البحر، بتنوع أشكالها المذهل، وكأنها تجسد شعر الطبيعة - لغة مكتوبة في المنحنيات والنبضات التي تتحدث عن تطور الحياة عبر الزمن.
إنها بالضبط هذه الشعرية التي تسعى دراسة جديدة إلى التعلم منها، ليس من خلال تسجيل تسلسلات الجينات فقط، ولكن من خلال العثور على "قواعد اللغة" الميكانيكية التي تكمن وراء كيفية تشكيل الأجسام لأشكالها. وجد العلماء الذين يعملون في المختبر الأوروبي لعلم الأحياء الجزيئي وجامعة جنيف أن مجموعة بسيطة من القواعد الميكانيكية - المعلمات التي تصف كيفية انحناء الأنسجة، وتمددها، وتوليد القوة - يمكن أن تفسر الأشكال الجسمية المميزة التي تُرى عبر الأنواع ذات الصلة مثل قناديل البحر والشعاب المرجانية وشقائق النعمان البحرية.
تنتمي هذه الحيوانات إلى شعبة "اللاسعات"، وتشارك في سلف مشترك لكنها تعرض مجموعة مذهلة من الأشكال: الأجراس الشبيهة بالمظلة لقناديل البحر حيث تدعم الميسوجليا - المصفوفة الغنية بالماء والمرنة بين طبقات الأنسجة - حركتها اللطيفة؛ والبوليب الشعري الصلب الذي يبني هياكل حجرية ترتفع من قاع البحر؛ والملامح المتنوعة لشقائق النعمان التي تلوح بمخالبها في رقصة إيقاعية. توفر الوراثة التقليدية جزءًا من القصة، حيث تضيء التعليمات المدفونة في الحمض النووي. لكن الجينات وحدها لا يمكنها أن تهمس كيف يمتد اليرقة على شكل فانوس هنا، أو كيف ينتشر بوليب الشعاب المرجانية القصير هناك.
من خلال دمج الملاحظات التجريبية مع اللغة الدقيقة للفيزياء والنمذجة الرياضية، قام الباحثون بتقطير ثلاثة وحدات ميكانيكية - عناصر مجردة من القوة الداخلية وسلوك الأنسجة - يمكن "ضبطها" مثل المقابض لإنتاج تمددات وعدم تماثل مختلفة على طول محور الجسم. من خلال ضبط هذه المعلمات الخفية، تعيد نماذجهم إنشاء طيف الأشكال التي تُرى بين اللاسعات. يتردد صدى هذا المزيج من النظرية والتجريب مع رؤية عمرها قرن اقترحها الطبيعي دارسي تومسون، الذي جادل بأن القانون الفيزيائي والشكل هما شريكان لا ينفصلان في تطور الحياة.
لاختبار هذه الأفكار، قام الفريق بتغيير شكل الوحدات المسيطرة على الشكل في شقائق النعمان البحرية نيماتوسيلا. من خلال القيام بذلك، شهدوا يرقات عادة ما تكون طويلة وضيقة تأخذ شكلًا دائريًا عندما تم تغيير معلمة ميكانيكية واحدة. فقط من خلال ضبط وحدات متعددة يمكن استنباط تغييرات أكثر تعقيدًا - تذكر أنواعًا مختلفة. تشير مثل هذه التجارب إلى أن هذه الأنماط الميكانيكية ليست مجرد تسميات، بل هي أوصاف مبدئية وتنبؤية للشكل البيولوجي.
داخل هذه الأنماط المتطورة تكمن حقيقة متواضعة: الشكل ليس ازدهارًا عشوائيًا من نزوة وراثية، بل هو خاصية ناشئة للقوى التي تلعب دورًا عميقًا داخل الأنسجة، مشكّلة عبر التطور على مر العصور. توفر الجينات الإمكانية، نعم، لكن الفيزياء تعطيها الشكل والدقة. في هذا الضوء، يصبح الفرق بين قنديل البحر الشبيه بالجرس الذي ينجرف مع التيارات وبوليب الشعاب المرجانية المثبت في مكانه مسألة كيفية دفع الخلايا وسحبها ومقاومتها بشكل جماعي - رقصة من التوتر والاسترخاء مكتوبة في المادة الحية.
بالنسبة للعلم، تقترح الدراسة وجود أنماط ميكانيكية - مجموعات من الخصائص الميكانيكية للأنسجة - التي تساعد في التنبؤ وشرح تباين شكل الجسم في اللاسعات. من خلال تحديد الوحدات الميكانيكية الرئيسية التي تتحكم في التمدد والقطبية، واختبار الاضطرابات تجريبيًا، يظهر الباحثون أن هذه المعلمات الفيزيائية يمكن أن تؤثر بشكل كمي على التكوين. يدمج هذا العمل بين الفيزياء وعلم الأحياء التطوري لتوسيع الفهم حول كيفية نشوء الشكل بعيدًا عن تسلسل الجينات وحده.
تنبيه صورة الذكاء الاصطناعي: الصور تم إنشاؤها بواسطة الذكاء الاصطناعي وتعمل كتمثيلات مفاهيمية.
المصادر: Earth.com، Mirage News التي تغطي الأبحاث العلمية المنشورة في Cell.
نُشر بواسطة Banx Network. هذا المقال جزء من برنامج الوسائط اللامركزية من Banx، مدعومًا برمز BXE على شبكة XRP Ledger.
