کشف بعد تازه دگردیسی؛ آیا دگردیسی معکوس امکان پذیر است؟ - مجله افتخار

به گزارش خبرنگاران به نقل از نیویورکر، ترومن می گوید این کنجکاوی سبب شد تا کتابی را تهیه نموده و مطالعه کند کتابی درباره حشرات نوشته فرانک ای لوتز که برای نخستین بار در سال 1918 میلادی چاپ شده بود. او می گوید: همواره می دانستم که می خواهم زیست شناس شوم اما از یک علاقه ای به علاقه دیگر تغییر جهت می دادم: پرندگان، پستانداران یا هر موجود دیگری. او سپس دجار تحول شد و متوجه شده بود که در خصوص حشرات مطالعه خواهد نمود.

مطمئنا حشرات کوچک هستند اما بیش از هشتاد درصد از گونه های جانوری را تشکیل می دهند. هم چنین، حشرات جادوی خاصی دارند: بیشتر آنان دچار دگردیسی کامل می شوند. کفشدوزک زندگی را به عنوان یک خزنده سیاه و سفید شروع می نماید. بید پلنگی غول پیکر که گونه ای از شب پره است زندگی خود را به عنوان یک کرم حشره بسیار خزدار شروع می نماید. بعضی از ماهیان و دوزیستان نیز دچار دگردیسی می شوند. با این وجود، در پستانداران هرگز چنین دگردیسی هایی وجود ندارد.

از آنجایی که حشرات دارای اسکلت بیرونی هستند دگردیسی آنان دور از دید رخ می دهد زمانی که به موجودی بالغ تبدیل شده و به طور کامل شکل می گیرد این اثر می تواند شگفت انگیز باشد.

ترومن به عنوان دانشجوی سال اول در نوتردام در یک آزمایشگاه ژنتیک پشه کار می کرد که به وسیله جورج کریگ حشره شناس مشهور اداره می شد و زمانی را با بر روی روی جعبه های کاغذی مشبکی که پر از پشه بود سپری می کرد که می توانستند خون او را مکیده و از آن تغذیه نمایند.

زمانی که ترومن وارد شد آزمایشگاه کریگ بیش تر بر روی شناسایی جهش هایی متمرکز بود که احتمال داده می شد به بهبود بیماری های انتقال یافته به وسیله پشه یاری می نماید. در آنجا یک پروژه جانبی وجود داشت که به فرومونی به نام ماترون نگاه می کرد. پشه نر در طول جفت گیری ماترون را آزاد می نماید و در نتیجه پشه ماده دیگر تمایلی به جفت گیری ندارد.

ترومن می گوید: پشه ماده صرفا خون می خواهد در نتیجه، تنها یک بار جفت گیری می نماید. این برای من بسیار شگفت انگیز بود که یک هورمون می تواند چنین تغییر رفتاری چشمگیری ایجاد کند.

ترومن پروژه فارغ التحصیلی خود را در آزمایشگاه لین ریدیفورد زیست شناس در هاروارد انجام داد. او بعلاوه به عوامل هورمونی و سایر عوامل موثر بر نحوه رشد و رفتار حشرات علاقه مند بود. این خط تحقیقاتی ادامه یافت تا تحقیقات ترومن را شکل دهد.

ترومن می گوید: من با پروانه های ابریشمی غول پیکر کار می کردم که در ابتدا یک کرم حشره کوچک به طول حدودا شش تا هفت میلی متر است. سپس چهار بار پوست اندازی می نماید و طی آن تقریبا هزار برابر میزان اصلی خود رشد می نماید خود را در پیله ای از ابریشم می پیچد، به صورت پروانه بزرگی ظاهر می گردد که دهان آن عملکردی ندارد و نمی تواند غذا بخورد و بنابراین پیش از هفت روز می میرد و به همین دلیل میخواهد فورا جفت گیری کند.

ترومن هورمون هایی که این تغییرات را تنظیم می نمایند مورد مطالعه قرار داد و به مقوله دگردیسی علاقمند شد. او می گوید: می خواستم بفهمم که چگونه مغز یک کرم حشره به مغز یک پروانه تبدیل می گردد.

ترومن و ریدیفورد در جریان تعطیلات در دانشگاه کمبریج از کار بر روی پروانه ها دست کشیدند و آنالیز مگس سرکه که بیش تر به عنوان مگس میوه شناخته می گردد را شروع کردند. ترومن می گوید: هیچ ابزار ژنتیکی ای برای این پروانه های ابریشم غول پیکر وجود نداشت اما ابزارهای ژنتیکی خوبی برای مگس سرکه وجود داشت. ابزارهایی برای از بین بردن ژن های خاص و تغییر نحوه یا زمان بیان یک ژن وجود داشت. ترومن و تیم اش می خواستند با جزئیات تشریحی بدانند که چه میزان از مغز یک لارو در مغز یک مگس بالغ باقی می ماند.

ترومن با استفاده از مثال ملخ ها به این علت که دگردیسی کامل ندارد می گوید: می توانیم با یک ملخ کوچک تصور کنیم که تجربیاتی در حال رشد دارد و می تواند نحوه عملکرد مغزش را شکل دهد اما وقتی تغییری که برای یک حشره رخ می دهد مانند یک دگردیسی کامل شرایط چگونه است؟ تیم ترومن در مقاله ای که اخیراً در ژورنال eLife منتشر شده چگونگی تغییر اتصالات عصبی را در گذار از لارو مگس سرکه به مگس بالغ دنبال کرد این که چه چیزی بازسازی شد، چه چیزی از بین رفت و چه چیزی دوباره ایجاد شد.

تیم ترومن به مرکز عصبی مغز لارو معروف به بدن قارچ که واسطه یادگیری بویایی است نگاه کردند. برای یک حشره بویایی تا حد زیادی مهم ترین حس است. یک لارو ممکن است یاد بگیرد که بوی خاصی را با چیزی مثبت یا منفی مرتبط کند. با این وجود، آیا یک مگس میوه بالغ آن ارتباط را که در جوانی شکل گرفت به خاطر می آورد؟ کاری که تیم تحت راهنمایی ترومن انجام داد یافتن راهی بود تا در جزئیات تشریحی مشاهده کند آیا هر یک از اتصالات عصبی به وسیله دگردیسی پایدار است یا خیر و آیا تداومی وجود دارد یا خیر.

ترومن می گوید: نتیجه این بود: هیچ اتصال پایدار عصبی ای وجود نداشت. منظورم این است که مغز جای پیچیده ای است. در سطحی ساده این روابط عصبی درهم ریخته شد و در نهایت از بین رفت. برترام گربر رئیس بخش ژنتیک یادگیری و حافظه در موسسه نوروبیولوژی لایبنیتس می گوید: کار ترومن تا به امروز عمیق ترین نگاه به آن چه برای مغز در طول دگردیسی رخ می دهد بوده است و نشان می دهد که چگونه اتصالات در مغز حشرات به طور چشمگیری اصطلاحا هرس شده و دوباره رشد می نمایند.

حشرات روی هم رفته دارای توده زیستی بزرگتر از انسان هستند. آنان همواره آن قدر مسلط نبودند. در اوایل دوره کربونیفر (حدود 375 میلیون سال پیش) زمانی که عقرب هایی به طول یک متر و موجوداتی شبیه کروکودیل به طول شش متر وجود داشتند حشرات به نوعی بال های خود را توسعه دادند. ترومن می گوید: هیچ موجود دیگری نمی توانست برای حدود پنجاه میلیون سال پرواز کند حشرات اما هوا را برای خودشان داشتند.

با این وجود، فسیل ها نشان می دهند که بال های کوچک حشرات بسیار جوان آسیب پذیر بودند. بال ها می توانستند زمانی که حشره بالغ شده بود ظاهر شوند الگویی از رشد که امروزه در ملخ ها و سایرین مشاهده می کنیم. این یک تغییر است یک دگردیسی اما به آن ناقص می گویند.

ده ها میلیون سال پس از توسعه بال ها دگردیسی کامل ظاهر شد. ترومن می گوید: این اتفاق رخ داد و سپس حشرات از نظر تنوع و تعداد به مرزی انفجاری رسیدند. مورچه ها، زنبورها، مگس ها، پشه ها و پروانه ها این راسته های بسیار پیروز همگی دچار دگردیسی کامل می شوند و همگی یک نیای مشترک دارند.

مزایای عملی دگردیسی بلافاصله برای یک غیر زیست شناس معین نیست. دگردیسی بسیار باشکوه و مفصل به نظر می رسد. این پرسش مطرح می گردد کi مزایای این دگردیسی چیست؟ ترومن می گوید: اگر به نمونه ای از دگردیسی ناقص نگاه کنید مانند مورد ملخ ها بچه ملخ و ملخ بالغ یک چیز را می خورند و بنابراین برای دستیابی به منابع با یکدیگر رقابت می نمایند. ناگهان با دگردیسی می توانید منابع را از یکدیگر جدا کنید. کرم کاترپیلار برگ ها را می خورد. یک پروانه از شهد تغذیه می نماید. علاوه بر این، یک لارو کوتاه مدت می تواند با خوردن منابع غذایی زودگذر مانند مگس های میوه روی نیمه پرتقال پوسیده یا سوسک های سرگین روی مدفوع آهو سازگار گردد.

بخشی از آن چه که در کارهای ترومن و ریدیفورد در طول سال ها برجسته می گردد حدس قابل قبول آنان این است که در حشرات با دگردیسی کامل مراحل اولیه حیوان دیرتر از شکل بالغ تکامل یافته است. این برعکس دیدگاهی است که از تکامل دریافت می کنیم تا حدودی ناقص اما تلقین نماینده، برای مثال زمانی که شاهد رشد یک قورباغه هستیم چرخه زندگی قورباغه شبیه خلاصه سازی ماهی هایی است که در طول سال ها تبدیل به دوزیستان می شوند. با دگردیسی حشرات، خط زمانی به اصطلاح به عقب حرکت می نماید با رشد جدیدتر لارو ابتدا ظاهر می گردد و سپس به گونه ای پیش می رود که گویی در زمان معکوس شده و تبدیل به بالغ معمولی می گردد.

هنگامی که ماریا زیبلا مریان گیاه شناس و حشره شناس آلمانی سیزده ساله بود خانه ای کاغذی داشت که در آن کرم های ابریشم پرورش می داد و آن ها را دیدن می کرد که پیله های شان را درست می کردند. مریان در سال 1647 میلادی یک سال پیش از معاهده وستفالیا که به جنگ سی ساله سرانجام داد به دنیا آمد.

او زیر نظر ناپدری خود که یک نقاش بود شاگردی کرد. او به عنوان یک هنرمند چرخه های زندگی کرم های ابریشم، و دیگر موجودات در حال تغییر را به تصویر کشید و آثارش به علت به نمایش درآوردن موجودات در محیط شان با منابع غذایی شان مورد توجه نهاده شد.

او بعدا همسرش را ترک کرد و به مدت سه سال به یک جمعیت مذهبی پیوست و سپس در پی مرگ مادرش به همراه دو دخترش به آمستردام رفت و با راه اندازی یک استودیوی نقاشی و فروش آثار چاپی و گیاهان و حشرات غیرعادی زندگی خود را گذراند. او در سن پنجاه و دو سالگی با دختران اش به سورینام سفر کرد و حدود دو سال را در آنجا گذراند و شگفتی هایی را که دیگران به آن شک داشتند ثبت کرد مانند رتیل به میزان ای بزرگ که بتواند مرغ مگس خوار را بخورد و مورچه هایی که از بدن خود به عنوان پل برای مورچه های دیگر استفاده می کردند.

مریان هم چنین ممکن است اولین کسی باشد که چرخه زندگی زنبور انگل که مشاهده آن در جوانی ترومن تلنگری را در فکر او زده بود مستند کرد. او شرح داده بود که چگونه بعضی از پیله ها که انتظار داشت پروانه ها از آن بیرون بیایند در عوض زنبورها را آشکار ساختند.