تضخ مجموعة فريدة من الخلايا الماء في الكلى لمساعدة في استخلاص الرطوبة من الهواء.
مقدمة
تعتبر خنفساء الدقيق الأحمر (Tribolium castaneum) آفة شائعة في المخازن تتغذى على الحبوب المخزنة والدقيق والحبوب والمعكرونة والبسكويت والفاصوليا والمكسرات. إنها مخلوق قوي للغاية، قادر على البقاء في بيئات قاسية وجافة بسبب قدرتها الفريدة على استخلاص السوائل ليس فقط من الحبوب ومصادر الطعام الأخرى، ولكن أيضًا من الهواء. تفتح مؤخرتها عندما يكون رطوبة الجو نسبيًا عالية، وتمتص الرطوبة من خلال هذا الفتحة وتحولها إلى سائل يستخدم لترطيب بقية الجسم.
آليات الامتصاص
عرف العلماء عن هذه القدرة منذ أكثر من قرن، ولكن البيولوجيين بدأوا أخيرًا في فهم الآليات الجزيئية الأساسية وفقًا لورقة بحث نشرت في مارس في مجلة Proceedings of the National Academies of Science. سيساعد هذا الاكتشاف في البحوث المستقبلية حول كيفية التدخل في عملية الترطيب هذه للحفاظ على سكان خنفساء الدقيق الأحمر تحت السيطرة، حيث إنها مقاومة للمبيدات الحشرية بشكل كبير. يمكنها أيضًا تحمل مستويات أعلى من الإشعاع من الصرصور.
أهمية البحث
هناك حوالي 400,000 نوع معروف من الخنافس تجوب الكوكب على الرغم من أن العلماء يعتقدون أن هناك أكثر من مليون نوع. كل عام، يتلوث حوالي 20 في المئة من مخازن الحبوب في العالم بواسطة خنافس الدقيق الأحمر وخنافس الحبوب وخنافس البطاطس الكولورادو وخنافس الدقيق المرتبكة، وخاصة في البلدان النامية. تعتبر خنافس الدقيق الأحمر نموذجًا شائعًا للأبحاث العلمية حول التطوير والجينوميات الوظيفية. تم تسلسل الجينوم بأكمله في عام 2008، وتشترك الخنفساء بين 10,000 و 15,000 جين مع الذبابة الفاكهة (Drosophila)، وهي حشرة أخرى تستخدم في أبحاث الوراثة. ولكن دورة تطور الخنفساء تشبه بشكل أكبر دورة تطور الحشرات الأخرى.
عملية الامتصاص
تمتص مستقيمات معظم الثدييات والحشرات أي مواد غذائية وماء متبقي من منتجات النفايات في الجسم قبل التبرز. ولكن مستقيم خنفساء الدقيق الأحمر هو نموذج للكفاءة الفائقة في هذا الصدد. يمكن للخنفساء توليد تركيزات ملحية عالية جدًا في الكلى، مما يمكنها من استخلاص كل الماء من برازها وإعادة تدوير تلك الرطوبة إلى جسمها.
الاكتشاف الجديد
“يمكن للخنفساء أن تمر بدورة حياة كاملة دون شرب الماء السائل”، قال كينيث فيلاند هالبرغ، أحد المؤلفين وهو عالم أحياء في جامعة كوبنهاغن. “يعود ذلك إلى مستقيمها المعدل وكلى ملتصقة بشكل وثيق، والتي تشكل نظامًا متعدد الأعضاء متخصصًا بشكل كبير في استخلاص الماء من الطعام الذي يأكلونه ومن الهواء المحيط بهم. في الواقع، يحدث ذلك بفعالية بحيث كانت عينات البراز التي فحصناها جافة تمامًا وبدون أي أثر للماء.” يتم تغليف الهيكل المستقيمي بالكامل في غشاء الكلية.
البحث الجزيئي
أخذ هالبرغ وزملاؤه صورًا بالمجهر الإلكتروني الماسح لهيكل المستقيم للخنفساء. كما أخذوا عينات من الأنسجة واستخرجوا الحمض النووي الريبوزي (RNA) من خنافس الدقيق الأحمر التي تمت تربيتها في المختبر، ثم استخدموا موردًا جديدًا يسمى BeetleAtlas لتحليل تعبير الجينات، بحثًا عن أي جينات ذات صلة.
التطبيقات المستقبلية
تم تعبير جين معين ستين مرة أكثر في المستقيم من أي جين آخر. في النهاية، توصل هالبرغ وفريقه إلى مجموعة من الخلايا الثانوية بين كلي الخنفساء والجهاز الدوراني يسمى leptophragmata. يدعم هذا الاكتشاف الدراسات السابقة التي اقترحت أن هذه الخلايا قد تكون ذات صلة حيث أنها الخلايا الوحيدة التي تقاطع الغشاء الكلوي، مما يمكن من نقل حاسم لكلوريد البوتاسيوم. بمعنى آخر، تقوم الخلايا بضخ الملح إلى الكلى لاستخلاص الرطوبة من البراز أو الهواء.
التطبيقات المستقبلية
الخطوة التالية هي الاستفادة من هذه الرؤى الجديدة لمعرفة كيفية التدخل في عملية الترطيب الفريدة للخنفساء على المستوى الجزيئي، ربما من خلال تصميم جزيئات قادرة على ذلك. يمكن أن تدمج هذه الجزيئات في مبيدات الآفات الأكثر صديقة للبيئة التي تستهدف خنفساء الدقيق الأحمر وآفات مماثلة دون إلحاق ضرر بالحشرات المفيدة مثل النحل.
الاستنتاج
“الآن نفهم بالضبط أي الجينات والخلايا والجزيئات تلعب دورًا عندما تمتص الخنفساء الماء في مستقيمها. هذا يعني أن لدينا فجأة فهمًا لكيفية إعاقة هذه العمليات الفعالة جدًا عن طريق تطوير مبيدات حشرية تستهدف هذه الوظيفة وبالتالي قتل الخنفساء”، قال هالبرغ. “هناك عشرون مرة أكثر من كتلة الحشرات على الأرض من كتلة البشر. إنها تلعب أدوارًا رئيسية في معظم الشبكات الغذائية ولها تأثير كبير على جميع النظم البيئية وعلى صحة الإنسان. لذلك، نحتاج إلى فهمها بشكل أفضل.”
اترك تعليقاً