علاقةُ حبٍّ وعطاء؛ بينَ بكتيريا وخُنفساء

استمع على ساوندكلاود 🎧

 لطالما كانتِ العلاقاتُ التّعايشيّةُ (التّكافليّة) الموجودةُ في الطّبيعةِ أمراً محيّراً ومثيراً للاهتمام لدى الباحثين،  منها علاقةُ الفطريّاتِ والطّحالبِ في تشكيلِ الأشنيات، وكذلك علاقةُ بكتريا Rhizobium مع أفرادِ نباتاتِ الفصيلةِ البُقُولِيَّة ِ Fabaceae، نجدُ في هذِه العلاقاتِ دائماً نوعاً من تَبادلِ المنفعةِ بين الكائِنَينِ المُشتَركَينِ بهذِه العلاقةِ، أو المنفعةُ لأحدهِما على الأقلّ مع عدمِ الضّررِ بالآخر،  وعلى شكلٍ مشابهٍ لهذِه العلاقاتِ وصَّفَ الباحثونَ حديثاً علاقةً تَعايشيّةً بينَ الخُنفساءِ السّلحُفاتيّة Cassida rubiginosa ونوعٍ جديدٍ غير مدروسٍ مسبقاً من البكتريا، وأُجرِيَت هذِه الدّراسةُ في جامعةِ Emory  البحثيّةِ في الوِلاياتِ المُتّحدةِ الأمريكيّة.

و تتميّزُ الخُنفساءُ مِن النّوعِ Cassida rubiginosa بِلونٍ أخضرَ وطولٍ  يتراوحُ بينَ  (6-7.5 mm)  ويتبعُ هذا النّوعُ الحشريّ فَصيلةَ Chrysomelidae ورُتبةَ غِمديّاتِ الأَجنِحةِ Coleoptera ويُعَدُّ الموطنُ الأصلُ للخُنفساءِ السُّلَحْفَاتيّة هو شمالُ آسيا وأوروبا وبريطانيا، وأُدخِلَت إلى كندا والولاياتِ المتّحدةِ الأمريكيّة بهدفِ المُكافحةِ الحيويّةِ للنّباتِ الشّوكيّ Cirsium arvense ، وقد دُرِسَ هذا النّوعُ الحَشّريّ سابقاً؛ ويُذكَرُ أنّ عالِم الحيوان الأَلماني Hans-Jurgen Stammer درسَ هذا النّوع من الخنافسِ في عامِ 1936 ولاحظَ وجودَ عضوينِ على جانبي المعي الأماميّ للحَشرة يحّتويان على أعدادٍ كبيرةٍ من الكائناتِ الدّقيقة.

العضوان الموجودان على جانبي المعي الأمامي للحشرة بعد أن صُبِغَا بأحد الصَّبغات

وكذلك وجدَ الباحثون أنّ الوظيفةَ الأساسيّةَ لهذَين العضوينِ وللبكتريا المتعايشةِ داخِلَهما هي مساعدةُ الحشرةِ على هضمِ مادّةِ البِكتين Pectin الّتي تتناولُها الحشرةُ عندَ تغذّيها على الأنسجةِ النباتيّةِ المختلفة، وتكمنُ قدرةُ هذهِ البكتريا على هضمِ البكتين بفضلِ إنتاجِ أنزيمِ البكتيناز Pectinase المفكّكِ للبكتين، ويعتبرُ البكتين من السكّرياتِ المعقّدةِ غيرِ المتجانسةِ (أي يدخلُ في تركيبِها موادّ غير سكريّة) ويدخلُ في تركيبِ الجدرِ الخلويّةِ للخلايا النباتيّة.

ويقولُ Hassan Salem أحدُ الباحثينَ الرئيسيّين في الدّراسة: (يُعتبَرُ وجودُ هذِه البكتريا منَ الأسبابِ الرئيسيّةِ الّتي تعطي هذه الخُنفساء القدرةَ على التّغذّي على أوراقِ النّبات الشّوكيّ المذكور).

وكانَت إحدى أكثرِ النّتائجِ المُدهشةِ للدّراسة هي الاطّلاعُ على طبيعةِ هذا النّوعِ البكتيريّ الّذي يحوي الجينومُ الخاصُّ بهِ على 270،000 زوجٍ قاعديّ فقط، ويعدُّ هذا أصغرَ جينومٍ لبكتيريا تعيشُ حياةً خارجَ خلويّةٍ Extracellular، ولذا فهوّ يُعدُّ أقربَ إلى جينومِ الأحياءِ الدّقيقةِ الّتي تعيشُ حياةً داخلَ خلويّة Intracellular في عوائِلها كالركتسيات مثلاً أو حتّى قريباً إلى حجومِ المادّةِ الوراثيّةِ الموجودةِ في العضّياتِ كالميتاكوندريا والبلاستيدات.

ويعدُّ هذا النّوعُ البكتيريّ من الأنواعِ الّتي لم تُدرَس أو تُصنّف مسبقاً، لذا فقد كان للباحثِين المسؤولِين عنِ الدّراسةِ حريّةُ تسميةِ هذا النّوعِ فأطلقوا عليهِ الاسم "Candidatus Stammera capleta" وسُمِّيَ نسبةً إلى العالمِ Hans-Jurgen Stammer الّذي يعدُّ أوّلَ الدّارسين للخنفساءِ السّلحفاتيّة.

ومن المثيرِ للدّهشةِ أيضاً طريقةُ انتقالِ البكتريا انتقالاً عموديّاً Vertical transfer (أي من الإناثِ إلى الأبناءِ) عندَ هذا النّوعِ الحشريّ، إذ تقومُ الأنثى بعدَ وضعِ البيضِ بتركِ كميّةٍ قليلةٍ من البكتريا على البيضِ عبرَ الأقنيةِ الخاصّةِ بجهازِ وضعِ البيضِ لديها، وعندَ فقسِ هذا البيضِ وتحرّرِ اليرقاتِ؛ تقومُ هذِه اليرقاتُ بالتهامِ عددٍ من الخلايا البكتيريّة الّتي تدخلُ منطقةَ المعي لليرقةِ لتعطيَ ميكروبيوماً جديداً يبقى مع الحشرةِ طيلةَ فترةِ حياتِها.

وخلافاً لطريقةِ اكتسابِ هذه الحَشرةِ القُدرةَ على تفكيكِ البكتين بالتّعايشِ معَ أحياءٍ دقيقةٍ قادرةٍ على تفكيكهِ؛ فقد كانَ لبعضِ الأنواعِ الحشريّةِ الأخرى طريقةٌ مختلفةٌ إذ اكتسبَت المورّثاتِ اللّازمةَ لتركيبِ أنزيمِ البكتيناز من البكتريا والفطريّاتِ المتعايشةِ معها فأصبحَتِ الحشرةُ قادِرةً على هَضمِ البكتين.

ويطرحُ الباحِثونَ السّؤال: (لمَ اكتسبَت بعضُ الحشراتِ هذه المورّثاتِ من الأحياءِ الدّقيقةِ المُتعايشةِ معها في حينِ أبقى البعضُ الأخرُ على هذِه العلاقاتِ التعايُشيّة؟!)

ولكن يبدو أنّه لا جوابَ لهذا التّساؤلِ حاليّاً، وعلينا انتظارُ الدّراساتِ القادمةِ للإجابةِ عنه.

وأخيراً لعلّ أجملَ ما في هذه الدّراسةِ أنّها أُنجِزت نتيجةً لقراءةِ  الباحثِ Hassan Salem لكتابٍ قديمٍ متضمّنٍ دراسةً مشابهةً؛ ولكنّها افتقرَت في ذلك الوقت إلى التقنيّاتِ اللّازمةِ لإتمامها، ممّا يحُثّنا على ضرورة الاهتداء بأعمالِ من سبقنا للوصول إلى الأهدافِ المرجوّة.

المصادر:

1 - هنا

2 - هنا

3 - هنا