دور التعاون في نشوء الكائن المتعدد الخلايا

دور التعاون في نشوء الكائن المتعدد الخلايا

كلمة " التعاون" قد يفهم منها الارادة والرغبة، إلا ان هذا المفهوم اللغوي
مرتبط بكون هدف ظهور الكلمة كان لتصوير الفعل الانساني بمنظور انساني. عند
الاستخدام في الحقل البيلوجي لايزيد الامر عن المعنى الاوتوماتيكي لها
تماما مثل ان نقول " تعاون نواة الذرة والالكترون"، بدون اسقاط المضامين
الانسانية للكلمة. ومع ذلك يجب الاشارة الى ان الكائنات الحية لم تسعى الى
التعاون وانما وجدت نفسها فيه فأستخدمت الموجود لصالحها بدون ارادة او
تفكير او هدف مسبق.

بكتريا واحدة لوحدها ليس لديها مستقبل،
إذ ستبقى في حدود محدوديتها الميكروسكوبية.
هناك العديد من العوامل التي تحدد إمكانيات تتطور الكائن الوحيد.
من اجل خروج الكائن من هذه المعضلة عليه استغلال إمكانيات التعاون خارج ذاته.
التعاون بين الخلايا هي التي دحرجت دولاب التطور،
فبدون التعاون لبقيت الحياة حتى اليوم في مرحلة الخلية الوحيدة البسيطة.

اقدم الاثار المستحاثية عن اوائل الكائنات التي وصلتنا
هي لبكتريا من نوع
cyanobacteria
واسمها العلمي
stromatolites.
هذا النوع كان على الاغلب الاكثر انتشارا قبل 3،5 مليار سنة،
وآثارهم عبارة عن تراكمات
طبقية كثيفة مستحاثية.
ولكن
حتى اليوم لاتزال توجد مناطق
تعيش فيها هذه البكتريا وتتكاثر تنمو عاموديا
حيث عُثر عليها
على عمق 160 متر وعلى مساحة
11،4 كلم مربع
في المياه الحلوة لبحيرة
Untersee,
في القطب الجنوبي.
عندما ظهروا الى الحياة في العصر المبكر للارض
ساهموا في تحويل غاز الكربون والماء الى مركبات اكثر تعقيدا بمساعدة اشعة الشمس،
اي كانت لهم قدرة على عملية التمثيل الضوئي.

الاوكسجين كان
احدى المنتجات الثانوية المنطلقة عن عملية التمثيل الضوئي لهذه البكتريا.
خلال ملايين السنين امتلئ جو الارض بهذا الغاز،
وبدأت تغييرات التلاؤم معه تحدث لدى الكائنات.
هذا الامر يفسر سبب الوقت الطويل الذي احتاجته الكائنات
لتترك مجموعة الهلامية الصغيرة ولتتحول الى كائنات ذات
هياكل ثابتة ومتفردة على اعتاب العصر الكامبري
قبل حوالي 542-590 مليون سنة.

إذا صدقنا الحسابات الجينية الحديثة
فيجب ان يكون نشوء الكائنات البسيطة المؤسسة لمملكة الحيوان والنبات قد
حدثت قبل مليار سنة على الاقل.
ولكن حتى هذه التقديرات تشير الى ان
فترة سيادة ذوات الخلية الواحدة على الارض
اطول من نصف فترة الحياة على الارض بشكل عام.
لماذا احتاج التنوع البيلوجي الى هذه الفترة الطويلة حتى يظهر ويزدهر؟

السبب ان الخلية الواحدة كان عليها ان تقوم بكل شئ لوحدها في حدود مساحة
صغيرة محددة بقوانين الفيزياء للتبادل بين داخل الخلية وخارجها، الغشاء
الخلوي سيصبح ثخين للغاية إذا كان مضطرا للقيام بالتبادل الخلوي لخلية
تزداد مهماتها بدون حدود. الكائن الخلوي عليه ان يقوم بالتبادل الغذائي
وانتاج الطاقة والتفاعل مع المحيط الخارجي والقيام بالتكاثر. السماكة
القصوى الممكنة للغشاء الخلوي ستوقف تأمين كل هذه القضايا الحيوية بشكل
كافي بالمقارنة مع الحاجة المتزايد لها في مجرى التطور. من اجل ان يتمكن
احد الاحياء الانتقال الى الخطوة التالية في التطور يحتاج الى حل هذه
المعضلة الحيوية التي تحدد إماكنية الخلية الواحدة . التعاون مع الخلايا
الاخرى المجاورة كان احد الطرق لحل هذه المعضلة.

التعاون الجماعي عند البكتريا

ميكسوباكتريا
(myxobacteria)
تستخدم التعاون كوسيلة للنجاح.
هذه البكتريا تقوم بالتنقل من
خلال التزحلق على
طبقة قاموا بصنعها بأنفسهم عن طريق فرز مادة صابونية.
القدرة على التنقل اصبحت افضل
من خلال بقاء البكتريا مع بعضها.

طعامهم يحصلون عليه من خلال مهاجمة البكتريا الاخرى
وتفكيك اغشيتها الخلوية بواسطة انزيم وامتصاص محتوياتها.
من الواضح ان هجوم جماعي لميكسوباكتريا اكثر فعالية
من هجوم بكتريا واحدة،
تماما كفعالية قطيع الذئاب بالمقارنة مع ذئب واحد.
التعاون له فائدته الحاسمة لمستقبل القطيع.

ولكن بعض الميكسوباكتريا تتقدم اخرى خطوة عن البقية.
عندما تعم المجاعة بسبب نقص مصادر
الطعام،
تتجمع آلاف البكتريا على بعضها البعض.
بعض الخلايا في الطبقة العليا
تبدأ بالتسلق على بعضها متجهة للاعلى لترتفع عن البقية.
بعض الانواع تتمكن من
إنشاء عواميد
في اعلاها تظهر فتحات للتكاثر غليظة
وكرات طلع بسهولة يمكنها الانتشار من موقعها العالي وقادرة على تحمل فترة راحة طويلة.
هذه العملية في جوهرها تعني ان البكتريا انشأت
ترابط تعاوني
حيوي تقاوم بعض الخلايا فيه بالتضحية بنفسها
من اجل بناء الاساس الذي سيتفسخ لاحقا ولكنه سيعطي النوع فرصة للبقاء.

لايوجد على مايبدو اي نوع من البكتريا تمكنت من تطوير عملية تعاون اعلى،
ولكن عند بعض انواع البكتريا مثل Pseudomonas, وهي نوع تعيش في الاوساط
المائية، تمكن العلماء من ملاحظة تغييرات جينية ادت الى تغيير سلوك
البكتريا حيويا بحيث اصبحت تقوم بالالتصاق ببعضها مشكلة طبقة خارجية في
المنطقة بين الهواء والماء، هناك حيث تكون نسبة الاوكسجين من افضل النسب.
من سيئات هذه الاستراتيجية ان البكتريا التي تلتصق ببعضها مشكلة الطبقة
الفاصلة لايمكنها ان تقوم بالتكاثر بدون ان تنفصل عن الاخرين وبالتالي
يضعف الجدار. ولكن الخلايا المغادرة تساهم بولادة خلايا جديدة وبالتالي
تعويض النقص الى ان تقوم الخلايا الجديدة بمغادرة مكانها ايضا. هذا الحدث
المتواتر والمتوالي المستمر يؤدي الى بناءات جديدة بإستمرار.

نواة الخلية

البكتريا تنتمي الى مجموعة
prokaryote,
وهي كائنات وحيدة خلية بدون نواة.
الى هذه المجموعة تنتمي ايضا
مشابهات البكتريا المسماة
arkeér,
وهي نوع من الكائنات الصغيرة التي تعيش في البيئات القاسية
مثل منابع المياه الساخنة في اعماق البحار.

من الظاهر ان هذه الكائنات الخالية من النواة
تمكنت من التقدم في التعاون الى ابعد حد تمكنت منه.
من اجل ان يتقدم التطور
خطوات اخرى الى الامام
يحتاج الى محفزات اخرى تنقص هذه الكائنات وهي النواة.

الانتقال من
prokaryote
الى
eukaryot
(وهي الخلايا التي تملك نواة)
يمكن ان يكون اكثر الخطوات حسما لمستقبل التطور على مدى كل تاريخه.
الخلية من هذا النوع لها بنية اكثر تعقيدا.
إنها تفتقد الى
الجدار الخلوي القوي ولكنها تملك
غشاء خلوي
من مختلف الانواع ونواة محددة وبنية مفصلة.
في داخل النواة توجد
الاكواد الوراثية مجتمعة،
مما يجعل حدوث الانقسام الخلوي ممكن.
بوجود نواة للخلية اصبح بالامكان
وجود اعضاء مستقلة مثلا الميتاكوندري المنتج للطاقة.
الفطريات، والنباتات والحيوان جميعهم تتشكل اجسامهم من خلايا
eukaryot,
ولكن ايضا يوجد الكثير من انواع وحيدات الخلية من نوع
prokaryote
.
في السابق كانت هذه الكائنات الحية الوحيدة الخلية تسمى
protister.

التعاون الخلوي
احدى اكثر افضليات الخلايا ذات النواة ان إمكانياتهم على التعاون اكبر.
عند احد الانواع المسمى
Dictyostelium,
نجد ان سلوكه الحيوي مقتبس تماما عن
myxobacteria
ولكن بمقاييس اكبر،
لكون خلاياه اكبر من خلايا البكتريا.
وبالرغم من ان هذه الخلايا مستقلة فرديا
إلا انها تستمر على التجمع في بنية تذكر بالحلزون المتزحلق للامام.

خلايا
eukaryot
الاكثر تعقيدا
يبدو انها شرط
للقيام بالخطوة التالية على طريق التطور: الكائن المتعدد الخلايا.
ميكانيزم التعاون المحسن الذي نشأ في الكائنات النباتية المتعددة الخلايا
تضمن جهود اكبر بكثير من الموجودة في التعاون بين خلايا البكتريا.

لايزال حتى اليوم توجد كائنات في مرحلة شبه متوسطة بين
التعاون مابين كائنات
الخلية الواحدة وبين اسلوب الكائنات المتعددة الخلية الاكثر تطورا.
مستعمرات الكورال في اعماق البحر
والطحالب الخضراء
Green Algae
و
Hydrozoa
يمكن اعتبارهم امثلة عن الكائنات الوسيطة.
هذه المجموعة من الكائنات في استطاعتها
انتاج حياة جديدة بفصل اي قطعة من جسمها او من خلال برعم جديد او من خلال خلية
"بيضة" ملقحة.
هذا الامر ليس غريبا اذا علمنا ان االجسم بذاته يتألف من مجموعة خلايا
تعيش مجتمعة في مستعمرة مشتركة.
خلايا معينة منها يمكن ان تتخصص لمختلف المهمات،
مثلا مسؤولية نقل المستعمرة،
او الحصول على طعام او التكاثر.
احدى النماذج علي هذه الكائنات هي
Volvox.
هذا الكائن/المستعمرة تعيش في المياه الحلوة
وتتآلف من كريات من مختلف الاحجام.
الكرة لها سطح خلوي واحد (مستعمرة الخلايا المتعاونة)
يمكن ان يحتوي على الاف الخلايا.
التعاون يظهر نفسه من خلال ان
" المستعمرة" لها مقدمة ومؤخرة (حيث تتخصص خلايا المؤخرة بالجنس)،
وتتحرك حركة منضبطة منسجمة من كافة الخلايا مع بعض.

ان تتمكن الخلايا
من إقامة تعاون متطور يصل الى حد التحول الى كائن متعدد الخلايا
ليس امر غير متوقع،
إذ كلما ازداد التعاون تقاربا كلما ازدادت حظوظ النجاح على البقاء والتكاثر.
خطوة تحول الكائن من خلية واحدة الى كائن متعدد الخلايا لم تحدث مرة واحدة وانما عدة مرات.
نحن لانعلم كم مرة على الدقة ولكن جرى هذا التحول على الاقل ثلاث مرات ناجحة.
التحول الاول انتج النباتات والثانية للفطر والثالثة للحيوان.
من الممكن رؤية ان
هذه الممالك الثلاث ظهرت قدراتهم على
التعدد الخلوي بعد حدوث انفصالهم البيلوجي الاساسي عن بعضهم،
وبالتالي فالاندماج الخلوي حدث ثلاث مرات منفصلة على الاقل.

آثار الكائنات المتعددة الخلايا وصلتنا من خلال المسحاثات المسماة
Ediacara fossil والتي تعود الى ماقبل 580-543 مليون سنة، وتم العثور
عليها في مناطق مختلفة من العالم. من المحتمل انهم استمروا في التطور
وشكلوا اساس الكائنات المتعددة الهلية ومن المحتمل انهم تجربة فاشلة انتهت
بالموت والزوال، قبل ان تنشأ مملكة النبات المتعددة الخلية.

الكائنات الحية
المتعددة الخلية
كانت نتيجة تعاون وثيق بين الخلايا اصبح اوثق واكثر ثباتا وتنظيما.
من اجل ان تتطور هذه الكائنات الاولية الى كائنات اكثر تعقيدا
احتاج الامر الى ميزة جديدة اخرى ونوعية: الذاكرة.
من خلية واحدة تصدر الاشعارات التي تؤدي الى بناء
مختلف الانسجة والاعضاء في اماكن ثابتة ووظائف معينة.
من اجل ان ينجح الامر يجب على كل خلية ان " تتذكر"
اصلها وتعلم مكانها.
ان وظيفة كل خلية في الجسم تم تثبيته من خلال وظيفتها السابقة التي كانت تمارسها في
الكائن " المستعمرة"
واصبحت الخلايا بفضل هذا التحول متخصصة.

قدرة الخلايا على الانتظام في كائن واحد متعدد الحلايا
تحكمها
epigenetiskt minne . التي حفظت الدور الذي كانت تؤديه كل خلية،

هنا لانعني حدوث تغيير في طبيعة الجينات
وانما تطور في ميكانيزم التحكم في
نشاطهم،
فهذا النوع من الذاكرة يحفظ ماعلى الخلية ان تقوم به،
غالبا من خلال تغييرات سلوكية صغيرة ومتراكمة على مدى عدة اجيال خلوية.
احيانا يمكن ان يجري التحكم من خلال الخلايا الجنسية
، ولكن اغلبية عمليات التحكم تبدأ من الصفر في كل جيل جديد.

لذلك فمن الواضح ان إمكانيات التطور توسعت على المستوى الخلوي،
والخلايا من نوع
eukaryot
وحدها المؤهلة والمنظمة بما يكفي
للتطور الى مختلف انواع الاختصاص الخلوي
بحسب مكان تواجدها في الجسم.
لقد احتاج التطور الى فترة طويلة للوصول الى هذه البنية
المنظمة للخلية،
ولكن هذا الامر شرط رئيسي لظهور التعاون التتداخلي الذي يشكل سمة من سمات عالم النبات والحيوان.

المزيد من التعاون الخلوي

بعد مرحلة التعاون على مستوى المستعمرة والاجسام المتعددة الخلايا يظهر
نوع جديد من التعاون المتبادل، هذا النوع هو بين الافراد في المجتمع. عند
الحشرات الاجتماعية مثل النحل والنمل والتيرميتات يتحكم بقيادة المجتمع
سلوك وراثي مكتوب بشفرة بيلوجية تحدد العلاقة بين الافراد من الاقارب.
مختلف اشكال السلوك ينشأ اوتوماتيكيا والفرد لايملك اي قيمة في النشاط
العام لهذا المجتمع، إذ ان المهم هو المجتمع ككل وليس الفرد، تماما كما هو
الامر في الاجسام البيلوجية حيث الاهم هو الجسم ككل وليس الخلية. ظهور هذا
التعاون لم يقطع الروابط مع تعاون بين التشكيلات الجديدة وعالم البكتريا
القديم. الكثير من الكائنات الجديدة لاتزال تعتمد الى البككتريا لحل جملة
من مشكلاتها، بل والتطور على اساس ان للبكتريا دور دائم. الترميتر termit
مثلا، وهي حشرات منظمة تشبه النمل الا انها تعيش على تحويل الخشب الى سكر.
عندما حاول العلماء من جامعة كال تيتش الامريكية دراسة عملية التحويل هذه
من اجل مجاراتها للحصول على سكر من الخشب اصابتهم الدهشة. لقد ظهر ان
امعاءه تحتوي على بضعة المئات من انواع البكتريا تتوزع الادوار في تفكيك
الخشب وتحويلهم الى سكر بمساعدة عشرات الاف الانزيمات. بدون التعاون بين
البكتريا والتيرميت لايمكن للترميت ان يبقى على قيد الحياة اصلا، لقد تطور
انطلاقا من ان البكتريا ستقوم بعملها الى الابد.

عند العديد من انواع الطيور ومملكة الحيوانات اللبونة
التي ينتمي الانسان اليها،
جرى ظهور شكل جديد للذاكرة: الذاكرة الفردية.
مثل هذه الذاكرة تعطينا القدرة على التعرف
على الافراد المحيطين بنا
وعلى التحكم بسلوكنا لجعله يتلائم مع الاخرين ومع البيئة بناء على قواعد متبادلة قائمة على خبرة سابقة.

هذا النوع من التعاون الناشئ على اساس الفردية ووعي الذات المتبادل في
علاقة اجتماعية يؤدي الى انه حتى المجتمع يجب النظر اليه على انه وحدة
تطورية حيث الفرد الذي نجح في عبور الانتخاب الطبيعي قادر على التأثير
ونقل المؤثرات التي انتجتها فيه سلسلة التطور. الجماعة الصحية والمنسجمة
تملك حظا اوفر على الحياة والاستمرار. التعاون الفعال بين ابناء المجتمع
الانساني واهميته لايختلف عن ماتعلمته وتقوم به البكتريا pseudumonas,
لمستقبل بقاءها. مثال البكتريا يشير الى ان التعاون ممكن وحيوي حتى لدى
الاشكال البيلوجية البدائية والبسيطة.

لدينا امثلة على تعاون بين
الاشنيات النباتية
والسلامندرا،
وهو تعاون يصل الى درجة الالتحام ولكن يشير الى نشوء للتعاون في مراحل مبكرة من تطورهما.
الباحثين من جامعة
دالهاوس الكندية
عثرت على تعاون التحامي
بين
اشنية ذات خلية واحدة
Oophila amblystomatis
وبين السلمندرا المبقعة
Ambystoma maculatum,
والتي تعيش في الجزء
الشرقي من شمال امريكا.
هذان الجنسين يعيشون في تلاحك بحيث ان الاشنية تنتقل الى داخل خلايا السلمندرا.

يفترض ان جهاز المناعة يقضي على الاشنيات
ولايسمح لها بالدخول
ولكن ذلك لم يحدث.
الدراسة اثبتت ان الحياة الحيوية لكلا النوعين
تطورت بحيث تنسجمان مع بعض.

عندما تضع السلمندرا بيوضها
في الماء تبدأ الاشنيات بالتهيئ للدخول فيها.
عند تشكل المنظومة العصبية للجنين
يفرز ازوت.
هذه الافرازات تشكل الالية التي تدعو الاشنيات للدخول، إذ انها تحبذ البيئة الغنية بالازوت.
حتى الان لايعرف الباحثون الطريقة التي تتبعها الاشنيات للدخول
ولكن بعد دخولها
تصبح الخلايا " المصابة"
غنية بالاوكسجين والهيدرات الكربون
بحيث ان الجنين ينمو بسرعة اكبر بالمقارنة مع
الاجنية " الغير مصابة".
الاشنيات تبقى داخل المضيف بإنسجام طيلة حياة المضيف.

الخطوة الاخيرة في سلسلة التعاون تقدمها لنا خاصية الكلام وتبادل الافكار
والتعلم. هذه الخاصية تقوي تراكم الخبرة لدى الجماعة وتعزز من افضليتها
وتعطينا الهوية الاثنية، المبنية على الاسس الوراثية والاسس الثقافية
والتاريخ المشترك. ان التطور الثقافي اعطى افضلية كبيرة للمجموعات الاثنية
على بعضها البعض. لذلك نجد ان الانجح هو الذي يتمكن من استخدام كل هذه
المقومات البيلوجية الطبيعية لتحقيق التفوق افضل واسرع من الاخرين.

مصادر:

الحيوان الاول المتعدد الخلايا
من وحيد الخلايا الى الخلايا المتعددة
cyanophytes
cyanobacteria colony
How Bacteria Communicate
myxobacteria
Pseudomonas
Prokaryote cell diagram
Dictyostelium
Green Algae
Chlorophyceae
ABIOGENESIS AND THE FIRST LIFE
Chlorophyta
Hydrozoa
Molekyler och minne, epigenetics
cellens minne – påverkar utvecklingen av sjukdom

.

» الحيوان الاول المتعدد الخلايا
» من وحيدة الخلايا الى تعدد الخلايا
» خونة نوعاً ما(*) ظلت الخلايا التي تتوقف عن الانقسام بصفة مستدامة بمثابة إحدى الطرق الدفاعية للجسم ضد السرطان. أما الآن، فَيُنْظر أحيانا إلى تلك الخلايا أيضا كمتهمة بإحداث السرطان وكسبب للتشيخ aging.
» اللقاء المعقد بين الغرب المتعدد والإسلام المتنوع
» الحركة الإسلامية: المفهوم والدلالات وحدة المتعدد أو الاختلاف المتوحش

دور التعاون في نشوء الكائن المتعدد الخلايا

دور التعاون في نشوء الكائن المتعدد الخلايا :: تعاليق

دور التعاون في نشوء الكائن المتعدد الخلايا

مواضيع مماثلة

مواضيع مماثلة