تجربة مذهلة مدتها 30 عامًا تجسّد التطور في الوقت الفعلي

كلوسترنوبورج، النمسا — عادة، يعتقد العلماء أن الأمر يستغرق قرونًا لا حصر لها حتى يحدث التطور تغييرات كبيرة في أي نوع. ومع ذلك، فقد أظهرت دراسة جديدة أن هذه العملية المذهلة تحدث في غمضة عين.

لاحظ فريق من الباحثين من معهد العلوم والتكنولوجيا في النمسا (ISTA) وجامعة الشمال في النرويج أن القواقع البحرية تتطور لتشبه أسلافها إلى حد كبير خلال 30 عامًا فقط، وهو جزء صغير من الوقت من حيث التطور. .

تبدأ القصة في عام 1988 عندما قضت طحالب سامة على مجموعات من القواقع البحرية في نتوءات صخرية صغيرة، تسمى skerries، في أرخبيل كوستر، بالقرب من الحدود السويدية النرويجية. على الرغم من أن هذه الكارثة البيئية قد تبدو غير ذات أهمية بالنسبة للكثيرين، إلا أنها بالنسبة لعالمة البيئة البحرية كيرستين جوهانسون من جامعة جوتنبرج، كانت تمثل فرصة فريدة لدراسة التطور على أرض الواقع.

بعد أربع سنوات من ازدهار الطحالب، في عام 1992، قرر جوهانسون إعادة إدخال القواقع إلى واحدة من هذه الشعاب المرجانية الفارغة الآن. هذه هي المشكلة: بدلاً من إعادة نفس النوع من القواقع التي عاشت هناك من قبل، قدمت مجموعة مختلفة تمامًا من نفس النوع، ليتورينا ساكساتيليس.

وقد طورت هذه القواقع البحرية، التي توجد عادة على طول سواحل شمال المحيط الأطلسي، سمات مختلفة للتكيف مع بيئتها المحددة. يُعرف النوعان الرئيسيان باسم “القواقع المتموجة” و”حلزون السلطعون”. القواقع المتموجةالتي كانت تسكن في الأصل الصخور الصخرية، وهي صغيرة ذات أصداف رقيقة، وفتحات مستديرة كبيرة وسلوك جريء – وهي تكيفات تساعدها على البقاء في البيئات التي تضربها الأمواج. القواقع السلطعونعلى النقيض من ذلك، فهي أكبر حجمًا ولها أصداف أكثر سمكًا، وفتحات أصغر حجمًا، وسلوك أكثر حذرًا – وهي خصائص تحميها من الحيوانات المفترسة السرطانية في المياه الأكثر هدوءًا.

تضمنت تجربة يوهانسون إدخال حلزونات السلطعون في الجليد الذي كان يؤوي في السابق القواقع الموجية. وكان السؤال: كيف يمكن لهذه القواقع السرطانية أن تتكيف مع بيئتها الجديدة المعرضة للأمواج؟

النتائج نشرت في المجلة التقدم العلمي كانت ببساطة رائعة. وفي غضون بضعة أجيال فقط – تتكاثر القواقع مرة أو مرتين في السنة – بدأ العلماء في رؤية أدلة على التكيف. على مدار 30 عامًا، تطورت القواقع السرطانية المزروعة لتشبه القواقع الموجية التي كانت تسكن المنطقة الصخرية قبل ازدهار الطحالب.

“على مدار 30 عامًا من التجربة، تمكنا من التنبؤ بشكل موثوق بالشكل الذي ستبدو عليه القواقع والمناطق الجينية التي ستشارك فيها. يقول دييغو جارسيا كاستيلو، طالب دراسات عليا في ISTA وأحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة، في إحدى الدراسات: “كان التحول سريعًا ومثيرًا على حدٍ سواء”. بيان صحفي.

ما يجعل هذه الدراسة رائعة بشكل خاص هو أن القواقع لم تطور هذه السمات الجديدة من الصفر. وبدلاً من ذلك، استغلوا التنوع الجيني الموجود بالفعل في سكانهم، وإن كان بمستويات منخفضة. هذا التنوع الجيني الموجود، بالإضافة إلى التدفق الجيني المحتمل من المجموعات المجاورة من القواقع الموجية، سمح بالتكيف السريع مع البيئة الجديدة.

تمتد آثار هذه الدراسة إلى ما هو أبعد من عالم القواقع. في عصر التغير البيئي السريع، من المهم أن نفهم كيف يمكن للأنواع أن تتكيف بسرعة.

يقول جارسيا كاستيلو: “يسمح لنا هذا العمل بإلقاء نظرة فاحصة على التطور المتكرر والتنبؤ بكيفية تطور مجموعة ما من السمات التي تطورت بشكل منفصل في الماضي في ظل ظروف مماثلة”.

وتسلط أنجا ماري ويسترام، الباحثة في جامعة الشمال والمؤلفة المشاركة في الدراسة، الضوء على أهمية التنوع الجيني في التكيف.

“لا تتمتع جميع الأنواع بإمكانية الوصول إلى مجموعات جينية كبيرة، كما أن تطور السمات الجديدة من الصفر بطيء للغاية. يقول ويسترام: “إن التكيف معقد للغاية ويواجه كوكبنا أيضًا تغيرات معقدة مع فترات من الطقس المتطرف والتغير المناخي السريع والتلوث والطفيليات الجديدة”. “ربما يساعد هذا البحث في إقناع الناس بحماية مجموعة من الموائل الطبيعية حتى لا تفقد الأنواع تنوعها الجيني.”

بينما يواجه كوكبنا تغيرات معقدة، بما في ذلك الأحداث المناخية المتطرفة وتغير المناخ والتلوث وظهور طفيليات جديدة، فإن قدرة الأنواع على التكيف بسرعة يمكن أن تكون أساسية لبقائها. توفر هذه الدراسة نظرة ثاقبة حول كيفية عمل التطور على فترات زمنية قصيرة نسبيًا، مما يوفر الأمل للأنواع التي تواجه تغيرًا بيئيًا سريعًا.

واليوم، يبلغ عدد الحلزونات التجريبية حوالي 1000 فرد، مما يدل على قدرتها الرائعة على التكيف والازدهار في الظروف الجديدة. وبينما نواصل مواجهة التحديات البيئية على نطاق عالمي، فإن الدروس المستفادة من هذه القواقع البحرية الصغيرة يمكن أن تكون ذات قيمة كبيرة لفهم وربما التنبؤ بكيفية استجابة الأنواع لعالمنا المتغير.