صيد بطيئات المشية: خطوة صغيرة نحو تسلسل الحمض النووي لجميع أشكال الحياة على الأرض | علم الأحياء
عادل الشهراني 
ويتيك موريك يتفقد عن كثب جدارًا قديمًا من الطوب والصوان في حرم كامبريدجشير التابع لمعهد ويلكوم سانجر.
وقال “سنستخدم أداة متقدمة للغاية صممها مهندسون حيويون وتطورت على مدى ملايين السنين – اليد البشرية – وسنأخذ قطعة من الطحالب ونضعها في مظروف”.
هذه هي عملية صيد بطيئات المشية، وهي أول خطوة صغيرة في مهمة علمية ضخمة وطموحة: تحديد تسلسل جينومات جميع أشكال الحياة على الأرض.
وبرفقة البروفيسور مارك بلاكستر، الذي يقود برنامج شجرة الحياة بالمعهد، واصل موريك، باحث ما بعد الدكتوراه وخبير بطيئات المشية، جمع الأشنة من شجرة الجوز في الحرم الجامعي الخصب، قبل العودة إلى المختبر بعيناته.
في عام 1998، كانت الدودة الخيطية التي يبلغ طولها ملليمترًا هي أول حيوان يتم تسلسل جينومه بالكامل. تم تحديد تسلسل الجينوم البشري لأول مرة قبل خمس سنوات فقط، على الرغم من أنه لن يكتمل بالكامل حتى عام 2021.
الجينوم هو تعليمات بناء الحيوان، مكتوبة في كود كيميائي يعرف بالحمض النووي. ينظر علم الجينوم إلى ما هو أبعد من الجينات ليشمل كل الحمض النووي الموجود بين الجينات. إن إنشاء “جينوم مرجعي” لنوع ما سيساعد العلماء على دراسة بيولوجيا الكائنات الحية وتطورها بشكل أفضل، فضلاً عن تحديد الأدوية والمركبات الجديدة.
كان تسلسل الجينوم يستغرق سنوات. قام بلاكستر بتسلسل 18 جينومًا خلال 25 عامًا من الدراسة في بداية حياته المهنية. واليوم، يتم إجراء تسلسل برنامج شجرة الحياة 48 مرة في الأسبوع، وذلك بفضل التقدم في تكنولوجيا التسلسل. وقد قامت بتسلسل 2600 جينوم حتى الآن، من الحيتان إلى الفطريات، مع التركيز في الغالب على الأنواع البريطانية والأيرلندية.
والآن جاء دور دب الماء المجهري – الفائز الشهير في مسابقة Guardian لللافقاريات للعام الماضي.
هناك حوالي 1500 نوع من بطيئات المشية – الاسم يعني “السائر البطيء” – معروفة في جميع أنحاء العالم حتى الآن. من المعروف أنها غير قابلة للتدمير، وقادرة على النجاة من الحرارة الشديدة والبرد الشديد وحتى تعويذة في الفضاء الخارجي. ويرجع ذلك إلى قدرتهم على التجفيف والدخول في حركة معلقة حتى يتم إيقاظهم بالماء.
بدأ مورك عملية التسلسل عن طريق وضع عينات الطحالب والأشنة التي جمعها في كوب من الماء. وبعد ثلاثين دقيقة، كانت بطيئات المشية تهتز.
وضع قطعًا صغيرة من الطحالب تحت المجهر وسرعان ما تعرف على بطيء المشية. ولوح بأرجله الصغيرة السمينة. هذا “الخنزير الطحلبي” عبارة عن حيوان بطيء المشية شفاف ومتوسط الحجم، ويبلغ طوله حوالي 350 ميكرومترًا (يبلغ قطر شعرة الإنسان 50 ميكرومترًا). لقد أكل للتو: يستطيع مورك رؤية محتويات أمعائه.
يحتاج موريك، الذي جمع حتى الآن حوالي 20 من أصل 50 دب الماء المدرجة في القائمة البريطانية (وهو “تقدير أقل بكثير” للعدد الإجمالي للأنواع، كما يقول)، إلى رؤية بيضه للتعرف على هذا النوع بالضبط. تحتوي بعض بطيئات المشية على بيض ناعم؛ بعضها له شكل فطر أو مخروطي أو إبرة في الأعلى.
يقول موريك إن بطيئات المشية يمكن أن تكون “آكلة لحوم شرهة، تطارد الديدان الخيطية وتأكلها مثل السباغيتي”. لكنه كشف أيضًا كيف يمكنهم إظهار الرعاية الأبوية. تتخلص الأم أحيانًا من بشرتها (جلدها) مع البيض بأمان داخل الجلد المتساقط. لكنها تخفي البشرة على ساقيها حتى يفقس البيض.
قام مورك بعمل شريحة مؤقتة – حيث وضع بطيء المشية بين النظارات – لتأكيد تصنيفه قدر الإمكان. يجب أن يكون هذا مؤقتًا لأن الماء يتبخر ويمكن أن يسحق بطيء المشية بواسطة الزجاج.
تم إبقاء بطيء المشية على قيد الحياة ونقله إلى أنبوب بلاستيكي مشفر. تم تجميده لتسلسله لاحقًا، وتم حفظه في ثلاجة خاصة ذات بابين في المختبر عند درجة حرارة -71 درجة مئوية.
هناك أربعة جينومات دب الماء عالية الجودة مودعة في قواعد البيانات العامة، ويعمل موريك جاهداً على 14 جينومًا آخر، وهناك ما يقرب من 50 نوعًا في الثلاجة في انتظار التسلسل.
قبل استخراج الحمض النووي لتسلسله، كان على ويتيك “تعطيل” عينته يدويًا. ويمكنه قطع 200 ميكرومتر من بطيء المشية باليد أو استخدام شكل من أشكال العجن داخل كتلة من الجليد عند تجميدها.
يحتوي بطيء المشية على كمية صغيرة من الحمض النووي، تتراوح بين 200 إلى 500 بيكوجرام (البيكوجرام هو جزء من تريليون من الجرام). في الماضي، كان على الباحثين جمع 1000 دب الماء للحصول على ما يكفي من الحمض النووي، وهي عملية صعبة مستحيلة مع الأنواع النادرة أو التي يصعب العثور عليها. وهناك استراتيجية أخرى تتمثل في استخدام أنثى واحدة لإنتاج نسخ وراثية متعددة.
لكن معهد ويلكوم سانجر نشر نهجًا مختلفًا: بروتوكول التسلسل متعدد الوسائط picogram inputi.
بعد الترويج للنشرة الإخبارية
باستخدام هذه التقنية، يتم استخراج الحمض النووي الجينومي والحمض النووي الريبي (RNA) من بطيء المشية وفصلهما في أنبوبين. ثم استخدم الباحثون تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) لتضخيم هذه الأجزاء لإنتاج مادة كافية.
يتم فحص جودة الحمض النووي المنتج ثم تسليم العينات لفريق العمليات العلمية بالمعهد. وبعد تسلسلها، تصبح البيانات متاحة في مجموعة الكمبيوتر الخاصة بالمعهد. التسلسل نفسه عبارة عن ملايين السلاسل الطويلة من الأنواع الأربعة من القواعد الموجودة في جزيء الحمض النووي: الأدينين والسيتوزين والجوانين والثايمين (ACTG).
ولحسن الحظ بالنسبة للباحثين في بطيئات المشية، فإن جينومات بطيئات المشية صغيرة – أصغر 30 مرة من الجينوم البشري. على الرغم من أن عملية تفاعل البوليميراز المتسلسل معقدة، إلا أن العلماء يحتاجون إلى القليل جدًا من البيانات لتجميع جينوم بطيء المشية.
بالنسبة لمورك، فإن تسلسل بطيئات المشية سيساعد في الكشف عن كيفية ارتباط الأنواع ببعضها البعض. ومن اللافت للنظر أن بعض بطيئات المشية يفصل بينها 550 مليون سنة من التطور.
لكن تسلسل الجينوم قد يكشف أيضًا كيف تساعدنا القوى الخارقة لبطيئات المشية – مثل مقاومة التجمد (التبريد)، ومقاومة نقص الأكسجين (انوكسيبيوسيس)، والقدرة على البقاء على قيد الحياة بشكل متكرر بعد الجفاف (أنهيدروبيوسيس).
وقال بلاكستر: “بما أن معظم الحياة على هذا الكوكب صغيرة، مثل بطيئات المشية، فإن هذه الطريقة الجديدة لتسلسل الجينوم تعد بفتح الأبواب أمام تسلسل جميع أشكال الحياة”. “ستفتح هذه الجينومات بدورها أفكارًا وفرصًا جديدة في الطب الحيوي والتكنولوجيا الحيوية.”
ومن خلال التسلسل، يستطيع العلماء تحديد الجينات والبروتينات اللازمة لهذه العمليات. إذا كان هناك بروتين معين مهم في اللاهيدروبيوز، فهل يمكننا استخدامه لصنع لقاحات الجفاف، أو إضافته إلى النباتات لجعلها أكثر مقاومة للجفاف؟
وقال موريك: “هناك الكثير من الأسئلة البحثية”. “كلما عرفنا أكثر، كلما طرحنا المزيد من الأسئلة. إنها قصة لا تنتهي أبدًا.”
اللافقاريات لهذا العام هنا لعام 2026
لقد فاز بطيء المشية العام الماضي، لكن من سيفوز في 2026؟ انطلقت الصافرة لإطلاق مسابقة اللافقاريات الثالثة لهذا العام.
نحن، المخلوقات ذات الأشواك، نشكل أقلية صغيرة في عالم الحيوان. رجل، كلب، بقرة، طائر، سمكة – قد نعتقد أننا حكام الكوكب لكننا لسنا كذلك. نحن نشكل حوالي 5% من الحياة الحيوانية على الأرض؛ ولكن من ناحية أخرى هناك ما لا يقل عن 1.3 مليون نوع من اللافقاريات للاختيار من بينها.
نريدك أن تقوم بترشيح مخلوقك الضعيف المفضل للمشاركة في مهرجان Guardian Jamboree السنوي الذي يحظى بشعبية كبيرة والذي يحتفل بعجائب وأهمية اللافقاريات في العالم. وبدون الجهود غير المرئية التي يقوم بها جيراننا الجهلاء – القواقع، والعناكب، والإسفنج، والمرجان، وذوات الصدفتين، والدبابير، وسرطان البحر – فإن صرح الحضارة الإنسانية الجميل سينهار.
إنهم الملقحات، وبناة التربة، وحاملي الخصوبة، وأجهزة تنقية المياه، والحيوانات المفترسة، وطاردي الآفات. لا يزال بإمكان بعض اللافقاريات أن تلحق الضرر بالعالم البشري، ولكن كما قال عالم الأحياء الأسطوري إي أو ويلسون: “الحقيقة هي أننا نحتاج إلى اللافقاريات لكنها لا تحتاج إلينا”.
يرجى ترشيح اللافقاريات المفضلة لديك هنا. سيقوم كتابنا باختيار قائمة مختصرة مكونة من 10 أشخاص وتقديم ملف تعريفي لهم، وفي 17 أغسطس سنعلن عن كتابك المفضل.
