تتبع تطور الرأس بشكل مفاجئ بعيدا عن خط أسلافنا

في الأيام الأولى للحياة المعقدة متعددة الخلايا على الأرض، بدأت الحيوانات دون أي عمود فقري أو أدمغة. وكان لديها فقط شبكة من الخلايا العصبية منتشرة في جميع أنحاء الجسم.

ومع ذلك، على مدار ملايين السنين، أصبح هذا النظام مركّزا بطريقة ما على طرف واحد.

وتعد Tunicates، أو “نافورات البحر”، أقرب الأقارب الأحياء للفقاريات، وليس لديها رأس حقيقي.

وبدلا من ذلك، يتكون نظامها العصبي المركزي من كتل من الخلايا العصبية في الأجزاء الأمامية والخلفية من الجسم، مع وجود حبال ظهرية تربط بينهما. وتبدو هذه الحيوانات مثل النقط الراكدة مثل الإسفنج، مع عدم وجود رأس أو ذيل واضح. ولكن مثل اليرقات الشبيهة بالشرغوف، يسهل إخراج مخها.

ويوضح عالم الحيوان أوتي روثباشر، من جامعة إنسبروك في النمسا: “إن Tunicates تشبه نموذجا تطوريا للفقاريات. ربما كان سلفنا المشترك مشابها جدا لـtunicate larva”.

ولا يتفق جميع علماء التطور مع هذا: إنه مجال بحث مثير للجدل. لكن روثباشر وزملاؤه وجدوا مؤخرا أدلة تدعم أفكارهم.

ووجد بحثهم أن جينات Hmx، التي تُشفّر لزوج من الخلايا العصبية في ذيل الشرغوف tunicate tadpole، مرتبطة بالجينات التي تشفّر كتل الخلايا العصبية في رأس lamprey.

وتعتبر lamprey “أحافير حية” لأنها كانت موجودة منذ فترة طويلة مع القليل من التغيير في نوعها. وهذه الحيوانات البحرية هي بعض من الفقاريات الأولى، وتشبه نوعا ما ثعبان البحر.

وكانت القفزة التطورية من حياة lamprey إلى حياة ثعبان البحر قفزة كبيرة، لكن يبدو أن جين Hmx نجح في تجاوز الفجوة.

وعند ربط جينات Hmx لسمك lamprey في نوع tunicate يسمى Ciona intestinalis، وجد الباحثون أن الجين ساعد في دفع التعبير عن الخلايا العصبية ذات الذيل ثنائي القطب.

لكن في lamprey، ساعدت الجينات نفسها في دفع تعبير الخلايا العصبية الحسية في الجمجمة.

وعلى الرغم من تأثيرها على الأعصاب في أجزاء مختلفة من الجسم، فإن الوظيفة المماثلة لجينات Hmx في lamprey تشير إلى أن لها أصلا تطوريا مشتركا وربما لعبت دورا في مركزية الجهاز العصبي.

ويقول عالم الحيوان أليساندرو بيناتي، من جامعة إنسبروك: “ثبت أن Hmx هو جين مركزي تم الحفاظ عليه عبر التطور. احتفظت بوظيفتها وهيكلها الأصلي، وربما وجدت في هذا الشكل في السلف المشترك للفقاريات وtunicates”.

وتشير النتائج إلى أن أدمغة الفقاريات ربما تم إعادة تدويرها ذات مرة من أجهزة أسلافها منذ ملايين السنين.