ثنائيات التناظر: بناء جسم

الحياة مع نهاية أمامية

أنت ثنائي التناظر. هذا أيضًا هو حال الأسماك والطيور والديدان والحبار والصراصير، والملايين من حيوانات أخرى. في الحقيقة، معظم الحيوانات ثنائيات التناظر. وكما يدل الاسم، فإن هذا القسم الكبير من المملكة الحيوانية يشمل شُعبًا حيوانية ذات «تناظر ثنائي»؛ وهذا يعني أن هذه الحيوانات لها خط واحد لتناظر صورة المرآة يمتد مباشرة عبر مركز الجسم. يفصل خط التناظر هذا الجانب الأيسر عن الجانب الأيمن للجسم، وبالتبعية سيتحتم وجود نهايتين أمامية وخلفية، وسطحين علوي وسفلي، وهي كلها غير متناظرة. في البشر، يمكننا تحديد الجانب الأيسر والأيمن كما نشاء، لكن النهاية الأمامية لجسمك هي في الحقيقة رأسك، والنهاية الخلفية لجسمك هي الجزء من جسمك الذي تجلس عليه، وسطحك «الظهري» هو ما يمتد عبره عمودك الفقري، بينما سطحك «البطني» أو السفلي هو بطنك. تبدو هذه الاتجاهات منطقية عندما نتذكر أن البشر وقفوا منتصبين حديثًا فقط، وفق المنظور التطوري.

إن التناظر الجانبي يختلف عن التناظر الدوراني الموجود في اللاسعات وهلاميات المشط، ويختلف عن اللاتناظر الموجود في الصفيحيات والإسفنج. إن التناظر في تنظيم الجسم في ثنائيات التناظر أعمق مما يبدو على السطح. فالحيوانات الثنائية التناظر لها كُتَل محددة من العضلات التي يمكن استخدامها في التحرك النشط، وكلها تقريبًا لها أحبال عصبية متمركزة بدماغ أمامي، بالإضافة إلى أعضاء حس متخصصة متمركزة في النهاية الأمامية. ولمعظمها مِعًى أنبوبي الشكل أو ممتد، له فم وشرج منفصلان، وهو ما يسمح بمعالجة الغذاء بكفاءة، والاستثناءات — التي يكون فيها للمِعى فتحة واحدة فقط — هي حالة مخالفة ثانوية. ويدلل تطور الحيوانات الثنائية التناظر على ظهور حيوانات تتميز بحركة نشطة وقوية وموجهة، قادرة على الحفر أو الزحف أو العوم، بينما تواجه بيئاتها معتمدة على حشد من أعضاء الحس، تاركة نفاياتها خلفها. إن ثنائيات التناظر في الحقيقة تستكشف العالم وتسخِّره في أبعاد ثلاثة.

إن التفرقة بين ثنائيات التناظر — أو ثلاثيات الطبقات كما تُعرَف أيضًا — والشُّعب الحيوانية الأكثر «قاعدية» لوحظت منذ ما يزيد على قرن؛ ففي عام ١٨٧٧ قام عالِم علم الحيوان الإنجليزي العظيم التأثير راي لانكستر بعمل مقارنة بين أجنة حيوانات ثنائية التناظر وأجنة اللاسعات والإسفنجيات، وأشار إلى أن لثنائيات التناظر في نمائها المبكر طبقةً إضافية من الخلايا مآلها أن تنمو إلى كتل عضلية محددة في الحيوان البالغ. إن التشابهات المرصودة في الأجنة وفي تناظر الجسم هي بالتأكيد عناصر أساسية. وقرب نهاية القرن العشرين ذهل المشتغلون بعلم الحيوان بوجود تناظر بعيد المدى وعميق وصل إلى الدنا. ويمثل اكتشاف أن كل ثنائيات التناظر تستخدم مجموعة الجينات نفسها لبناء أجسامها واحدًا من أعظم الإنجازات العلمية المبهرة في القرن العشرين، كما أنه غَيَّر علم الأحياء منذ ثمانينيات القرن العشرين وما بعدها. لقد كان اكتشافًا ذا تأثير مذهل، بيد أن فتيل تلك الثورة كان يشتعل ببطء.

التشبه وجينات هوكس

إن ما أراد باتسون أن يعرفه حقيقةً هو كيفية نشأة التنوع داخل النوع. وقد كرَّس باتسون نفسه على مدى الأعوام الثمانية التالية لكي يُفهرس «التنوعات» في الحيوانات والنباتات، وقد نشر في عام ١٨٩٤ رائعته «أسس دراسة التنوع». وقد ناقش باتسون ضمن روائعه في هذا الكتاب طرزًا غير عادية من التنوع فيه نجد حيوانًا استُبدل فيه تركيب ما بآخَر يوجد عادة في مكان آخَر من الجسم، ومثال ذلك نمو قرن استشعار في الموضع الذي يجب أن تقع فيه العين. وهذه «التنوعات المتشابهة» بقيت تُعتبر من العجائب حتى عام ١٩١٥ حين أوضح كالفن بريدجز أن هذا التغير في ذبابة الفاكهة وُرِّث إلى نسل الذبابة. لقد كان التوريث هو المفتاح، وهذا أشار بالإصبع نحو الجينات. إن المعنى المتضمن هو وجوب وجود جينات توجِّه أجزاء الجسم لكي تتنامَى بشكل سليم، وأنه عندما يُصاب أحد هذه الجينات بخطأ — أي طفرة — فإن التعليمات يُساء قراءتها؛ ومن ثَم تنمو منطقة بالجسم كأنها كانت منطقة أخرى. في هذه الطفرة الأولى تنمو الأجنحة، أو أجزاء من أجنحة، في موضع يجب ألا تكون فيه. وقد قام بريدجز بتسمية الطفرة «ثنائية الصدر». إن عجائب مثل ثنائية الصدر شديدة الوقع إلى حد أنها لا تلعب أي دور مباشر في التطور؛ حيث إن الذباب الذي له هذه التغيرات التشريحية الكبيرة لن يبقى حيًّا في الطبيعة. ولكن الطفرة تعطي مفتاحًا لمعرفة كيف تقوم الجينات ببناء الأجسام، وهذا بالتأكيد وثيق الصلة بفهم كيف يعمل تطور الحيوان.

شكل ٥-١: (أ) ذبابة فاكهة سوية. (ب) الطفرة ثنائية الصدر التي قال بها كالفن بريدجز.

وقد تم تناول هذه النتيجة والتوسع فيها بقوة عظيمة وإصرار بواسطة عالِم وراثة آخَر هو إد لويس. وقد أوضح لويس في سلسلة من الأبحاث الرائعة — تشمل بحثه الأيقوني الذي حصل من خلاله على جائزة نوبل في عام ١٩٧٨ — أن ثنائية الصدر ليست هي الطفرة الوحيدة؛ فهناك العديد من الجينات التي يمكن أن تطفر وينتج عنها طفرات التشبه، حيث تؤثر كل طفرة على جزء مختلف من جسم الذبابة، وكلها ترسم جزءًا واحدًا من أحد صبغيات ذبابة الفاكهة. وقد اكتشف عالم وراثة آخر هو ثوم كوفمان الجينات التي تتحكم في نماء الرأس والنهاية الأمامية للجسم، وبذلك تكوَّن تصور لمجموعة كاملة من «جينات التشبه»، يُبلِغ كل منها خلايا الجنين أين موقعها. وتعمل جينات التشبه كشفرات بريدية تبلغ الخلايا أين هي على مدى محور الرأس-الذيل للذبابة.

تسببت هذه النتائج في زلزلة المجتمع العلمي؛ فقد سارعت المجلات الرفيعة بنشر النتائج الجديدة، وكان كل بحث يُنشر يتلقَّفه القراء بنَهَم. هيمن موضوع صناديق التشبه على كل مؤتمر أو منتدًى للبحوث. وأتذكر أنه عقب محاضرة علمية في لندن — أشار فيها زميل إلى وجود جين جديد يختص بالتحكم في النماء — كان السؤال الأول الذي طُرح هو: «هل هذا الجين يمتلك … هل لي أن أقول الكلمة السحرية؟» وأنا أعرف العديد من العلماء الذين توقفوا عن القيام بأبحاث عكفوا عليها طوال عمرهم، وبدءوا من جديد في العمل على جينات صندوق التشبه.

ظهري وبطني، يسار ويمين

إن التناظر ليس مقصورًا على اتجاه الجسم، ولكنه يتجه إلى الداخل. فعلى سبيل المثال، العديد من الجينات التي تتحكم في تكوين القلب في الفقاريات موجود أيضًا في الحشرات؛ حيث إنها تحكم أيضًا نماء أنبوبة عضلية نابضة. هناك شبكات من الجينات تحدد أين ستتكون العين، ومعظم هذه الجينات تحدد أيضًا إذا ما كان الحيوان ذبابة أم دودة أم إنسانًا. وعند وضع هذه النتائج المدهشة معًا يتضح أن سلف جميع الحيوانات ثنائية التناظر — الذي انقرض منذ أمد — امتلك منظومة من الجينات لتمييز الجانب البطني عن الجانب الظهري، ولتمييز اليسار عن اليمين، ولتعريف الخلايا أين هي على مدى محور الرأس-الذيل، ولتكوين أعضاء جسم مختلفة وأعضاء حس. وقد تمت المحافظة على هذه الجينات وأدوارها على مدى مئات الملايين من السنين، ولكن مع بعض التحورات، ومع انقلاب أحد أسلافنا رأسًا على عقب لسبب ما. وقد ذهب عالِم الطبيعيات الفرنسي إيتيان جوفري سانت هيلار إلى هذا في وقت مبكر يعود إلى عام ١٨٣٠، ولكنه اعتمد على مقارنات تشريحية تخيلية إلى حدٍّ ما، وعلى أساس مثالي ملتبس. وقال جوفري: «من الناحية الفلسفية، هناك فقط حيوان واحد.» لم تُقبل وجهات نظره أثناء حياته، ولكن — على الأقل — ما قاله بشأن ثنائيات التناظر قد يبدو صحيحًا.