روائع تطور الألوان – ترجمة عدنان أحمد الحاجي

The surprises of colour evolution
(جامعة غرونينغن – University of Groningen)

الطبيعة مليئة بالألوان. بالنسبة للزهور، يعد استعراض الألوان وسيلة أساسية لجذب الملقحات [من النحل وغيره]. تستخدم الحشرات قدرتها على رؤية الألوان (1) ليس فقط لتحديد مواقع الأزهار المناسبة لتتغذى عليها ولكن أيضًا لتجد أزواجًا لها. التفاعل التطوري بين الحشرات والنباتات أدى إلى توابع معقدة يمكن أن تكون لها مخرجات مفاجئة. كاسبر ڤان دير كووي (Casper van der Kooi) باحث في علم الأحياء بجامعة (غرونينغن Groningen)، يستخدم مقاربةً متعددة التخصصات لتحليل التفاعل بين الملقحات والزهور.

النحل والحشرات الأخرى تتنقل بين الأزهار لتتغذى على الرحيق وحبوب اللقاح. في مقابل هذه الأشياء الجيدة، فإنها تساعد على تكاثر هذه النباتات وذلك بتلقيح أزهارها. هذا هو المشهد البسيط والرومانسي إلى حد ما لعملية التلقيح. ومع ذلك، فإن الواقع مليئ بالخداع والحرب الكيميائية والاحتيال الميكانيكي الحيوي / بيوميكانيكي (biomechanical) (انطر 2). “المزج بين الكيمياء والفيزياء والبيولوجيا التطورية أدى إلى توسيع رؤيتنا لعملية التلقيح” كما يقول ڤان دير كوي.

التشريح

ڤان دير كوي هو المؤلف الأول لورقة مراجعة بشأن تطور ألوان الرؤية في الحشرات، والذي نُشرت في عدد يناير 2021 من مجلة المراجعة السنوية لعلم الحشرات (3)، والمراجعة الثانية عن “سباق التسلح” بين النباتات والملقحات، والتي نشرت في 25 يناير 2021 في مجلة (Current Biology) (انظر 4).

“بالنسبة للعديد من فصائل الحشرات، لا نعرف سوى القليل جدًا عن كيف ترى الألوان” كما يقول ڤان دير كوي. الدراسات على النحل أُجريت بتفصيل كبير ولكن لا يُعرف الكثير عن رؤية الألوان في الحشرات الطائرة، على الرغم من أن العديد من فصائلها، كالسيرفيدية / الحشرات الحوامة (5)، هي من الملقحات (التي تقوم بتلقيح الأزهار, 6) المهمة جدًا. “من الصعب دراسة هذه الحشرات والاحتفاظ بها في المختبر ، وتشريح أعينها معقد بشكل كبير”. “علاوة على ذلك، بعض الأفكار القديمة بشأن رؤية الحشرات قد قُلبت رأسًا على عقب في الآونة الأخيرة”.

الصبغيات

قام ڤان دير كوي وزملاؤه بجدولة أي الأطوال الموجية يمكن رؤيتها من قبل أنواع (species) الحشرات المختلفة. في الأساس، رؤية الألوان من قبل الحشرات تحدث عند أطوال موجية تتراوح بين 300 و 700 نانومتر [للمترجم: الطيف المرئي للبشر 380 – 740 نانومتر]. معظم المستقبلات الضوئية في عيون الحشرات تكشف الضوء فوق البنفسجي والأزرق والأخضر ولكن هناك تباين كبير بينها. طورت الحشرات رؤية الألوان قبل ظهور الأزهار الأولى. يبدو أن صبغيات الأزهار قد ضُبطت بحيث تكون مرئية للملقحات. لكن بالطبع ،تطورت الحشرات فيما بعد تطورًا مشتركًا / مرافقًا (انظر المعنى في 7).

بالإضافة إلى اللون، تستخدم النباتات الرائحة لجذب الحشرات إلى الغذاء الذي تقدمه لها. نظرًا لأن إنتاج الرحيق وحبوب اللقاح مكلف، تحتاج النباتات إلى حماية نفسها من السراق، التي تأخذ هذا الغذاء ولا تقوم بتلقيح الأزهار في المقابل. هذا هو موضوع ورقة المراجعة الثانية. “تُظهر هذه الورقة تباينًا كبيرًا في العلاقة بين النباتات والملقحات، من التبادلية الحقيقية إلى إساءة الاستخدام الصريحة”. بعض النباتات لا تقدم أي غذاء على الإطلاق. “البعض الآخر منها لديه حبوب لقاح أو رحيق سام لمعظم أنواع (species) النحل. يمكن لأنواع (species) معينة منه فقط هضم هذا الغذاء”.

الميكانيكا الحيوية (2)

الملقحات أيضا لها أجندتها الخاصة. “نبات معين يُلقح بواسطة العث في أوائل الربيع. تضع العثة أيضًا بيضها على النبات ، وكذلك تضعه في وقت لاحق من العام ، يأكل اليسروع (يرقات هذه الحشرات، 8) أجزاءً منه. حول ذلك الوقت، الملقحات الرئيسية لهذا النبات هي الحشرات الطائرة، وهذا أحد الأمثلة على العلاقة المعقدة بين النباتات والملقحات (6). “قد يكون هناك اختلافات موسمية، لكن العلاقة يمكن أن تكون مختلفة أيضًا في مواقع مختلفة – هناك تباين في الزمان والمكان ومن خلال التفاعلات البيولوجية المختلفة” كما يقول ڤان دير كوي.

تركز ورقة المراجعة على جوانب مختلفة من العلاقة المعقدة مستخدمةً مشاهد من البيولوجيا الكيميائية (مثل المحتوى الغذائي للرحيق أو حبوب اللقاح)، والميكانيكا الحيوية (على سبيل المثال، الحواجز التي تستخدمها الأزهار لطرد الحشرات غير المرغوب فيها أو كوسيلة لتضمن أن حبوب اللقاح قد نشرتها عليها هذه الحشرات) والبيولوجيا الحسية (مثل الطرق التي تكتشف الحشرات بها الأزهار وتتعرف عليها).

الاهتزاز

بعض النباتات، على سبيل المثال العديد من الأنواع من فصيلة البطاطس، قد طورت طريقة “عملية التلقيح الطنان”، حيث تكون حبوب اللقاح مخزنة في درنات (درنة  tube) وتحتاج الحشرات إلى القيام بالاهتزاز على الأزهار لنشر حبوب اللقاح هذه. “لا يمكن لنحل العسل والحشرات الطائرة والفراشات الوصول إلى حبوب اللقحات الموجودة في الدرنات، لكن نحل آخر كالنحل الطنان يمكنه هز حبوب اللقاح حتي تنشرها باستخدام عضلاتها القوية في الطيران”. إن يبوسة الدرنات، ولزوجة حبوب اللقاح، وتردد اهتزاز النحل الطنان، كلها تلعب دورًا مهمًا في هذه العملية.

التطور الأخير في هذا المجال هو الإدراك بأن النباتات مختلفة في مواقع جغرافية مختلفة. “زهرة الذرة في هولندا ليست بالضرورة كزهزة الذرة في إيطاليا. على سبيل المثال، قد يكون التركيب الكيميائي لحبوب اللقاح أو الرحيق مختلفًا، مما يؤثر على تفاعلها مع الحشرات.

مآوي الحشرات

هذا له تداعيات خطيرة على محاولات زيادة أعداد الحشرات من خلال إستحداث مآوي للحشرات، كما يوضح ڤان دير كوي: “في بعض الأحيان ، خليط البذور لشرائط الإزهار ليست من مصدر محلي ولكن من بلدان أخرى. في هذه الحالة، قد لا تكون هناك ملاءمة مع الحشرات المحلية، مما قد يؤدي إلى الإضرار بأعداد الحشرات. ولذلك، من الأفضل إنشاء مآوي حشرات باستخدام البذور المحلية.

شاهد ڤيديو (عن الباحث في علم الأحياء “كاسبر فان دير كوي” من كلية العلوم والهندسة ، أكاديمية غرونينجن):

تؤكد كل من ورقتي المراجعة على مدى العلاقة المعقدة بين النباتات والملقحات. فلماذا تهتم النباتات؟ لماذا لا تستخدم كلها نشر حبوب اللقاح عن طريق الرياح؟ يقول ڤان دير كوي: “هذه أسئلة جيدة”. “كفاءة عملية التلقيح بالرياح منخفضة ولكن هذا ينطبق أيضًا على التلقيح الحيواني (الحشرات). ومع ذلك، ما يقرب من 90 في المائة من أنواع النباتات تستخدم الطريقة الأخيرة (التلقيح عن طريق الحشرات) ، لذلك تنجح عملية التلقيح بشكل كبير. “ولكن حتى هذه الطريقة معقدة”: تستخدم الحشائش / الأعشاب التلقيح عن طريق الرياح، وفي بعض النواحي، فهي مجموعات ناجحة في حياتها أيضًا. ككل شيء تقريبًا في البيلوجيا، فإن الإجابة غالبًا ما تكون “الأمر يعتمد على  …”.

مصادر من داخل وخارج النص:
1- ” رؤية اللون (بالإنجليزية: Color vision)‏ هي قدرة الكائنات الحية والآلات على تمييز الأجسام اعتمادا على أطوال موجات (أو ترددات) الضوء المنعكس منها أو الصادر عنها. يميز الجهاز العصبي اللون بمقارنة استجابات الأنواع المختلفة من الخلايا المخروطية في العين للضوء.‘ مقتبس كم نص ورد على هذا العنوان: https://ar.wikipedia.org/wiki/رؤية_اللون
2- https://ar.wikipedia.org/wiki/ميكانيكا_حيوية
3- https://www.annualreviews.org/doi/10.1146/annurev-ento-061720-071644
4- https://www.cell.com/current-biology/fulltext/S0960-9822(20)31695-X
5- https://ar.wikipedia.org/wiki/سيرفيدية
6- ” الملقح هو حيوان ينقل حبوب اللقاح من العضو الذكري للزهرة إلى الميسم الأنثوي للزهرة. هذا يساعد على إحداث إخصاب للبويضات في الزهرة بواسطة الأمشاج الذكرية لحبوب اللقاح” ترجمناه من نص ورد على هذا العنوان: https://en.wikipedia.org/wiki/Pollinator
7- “التطور المرافق أو التطور المشترك في علم الأحياء هو “تغير الكائن الحيوي المُحدث بفعل تغير الكائن المرتبط به”. يمكن أن يحدث التطور المشترك في مستويات بيولوجية عديدة، إذ يمكن أن يحدث على مستوى مجهري، مثل الطفرات التي تحدث في الأحماض الأمينية في البروتين، أو المستوى العيني، مثل تباين الأنواع المختلفة من حيث السمات ببيئة معينة. في علاقة تقوم على التطور المرافق، يمارس كل طرف الضغوط الإنتقائية على الآخر، وبالتالي يؤثر ذلك في تطور كل منهما. التطور المرافق لأنواع مختلفة يشمل تطور الأنواع المضيفة والطفيليات (تطور الحاضن-الطفيلي). ويشمل أيضًا الأمثلة على تطور التنافع على مر الزمن. التطور الذي يحدث استجابةً لعوامل غير حيوية، مثل تغير المناخ، لا يعتبر تطورًا مرافقًا (حيث أن المناخ ليس حيًا ولا يخضع للتطور البيولوجي). وهناك تطور مشترك يحدث بين أزواج من الكينونات (غالبًا يشار إليه بتطور زوجي)، مثل الذي يحدث بين المفترس والفريسة، المضيف والمعايش، أو المضيف والطفيلي. ولكن الكثير من الحالات تكون أقل وضوحًا: فبعض الأنواع قد تتطور استجابةً لعدد من الأنواع الأخرى، ويتطور كل منهما أيضًا بالاستجابة لمجموعة من الأنواع. ويشار إلى هذه الحالة “بالتطور المنتشر”.  مقتبس من نص ورد على هذا العنوان:  https://ar.wikipedia.org/wiki/تطور_مشترك
8- https://ar.wikipedia.org/wiki/يسروع.

المصدر الرئيسي:
https://www.rug.nl/sciencelinx/nieuws/2021/01/the-surprises-of-colour-evolution