كيف يتنفس قنديل البحر بدون اكسجين

عندما يحين وقت دراسة حيوان ما ، تتبادر إلى الذهن بعض المكونات الأساسية: جزيئات تحتوي على الكربون لبناء الجسم ، والماء لتقليل العناصر الغذائية والفضلات ؛ والأكسجين يعمل على تشغيل كل خلية بشكل فعال ، وبالتالي يتم تحليل الحيوانات والكائنات الحية على مدى آلاف السنين ابتداءً من النحل من الطيور الطنانة إلى الحيتان الزرقاء ، وجميع الدراسات تثبت صحة هذه الوصفة حتى الآن.

قناديل البحر

لا تحتوي قنديل البحر ، أو Scyphozoans ، على أي هياكل مخصصة للتنفس أو الدورة الدموية ، ومع ذلك فهي لا تزال بحاجة إلى الأكسجين مثل أي كائن حي آخر ولديها العديد من التكيفات الفسيولوجية التي تسمح لها بامتصاص الأكسجين ، وحتى القدرة على تخزينه ، مما يسمح لقنديل البحر بالبقاء على قيد الحياة في ظروف انخفاض الأكسجين.

تنفس قنديل البحر

يمكن أن تشير كلمة التنفس إلى عمليتين مختلفتين ، العملية الأولى:

• يمكن أن يشير التنفس إلى العملية التي يستخدمها الكائن الحي للحصول على الأكسجين.
• يمكن أن يشمل ذلك التنفس أو تحريك الماء فوق الخياشيم.
• يمكن أيضًا اعتبار عملية استخدام الأكسجين على المستوى الخلوي عملية تنفس ، تسمى أحيانًا “التنفس الخلوي” لتجنب الارتباك.

يحتوي قناديل البحر على أنسجة رقيقة يمكنها الحصول على معظم الأكسجين الذي يحتاجه من الانتشار دون أي نوع محدد من وسائل التنفس أو الجهاز.

تشريح قنديل البحر

تعمل الأنسجة الرقيقة لقنديل البحر على تسهيل انتشار الأكسجين في خلاياها.

تتكون أجسامهم من طبقة خارجية من الأنسجة ، تسمى البشرة ، وطبقة داخلية من الأنسجة تسمى المعدة والأدمة ، والتي تبطن داخلها طبقتان من الأنسجة تحيطان بمادة مرنة تشبه الهلام ، تسمى ميسوجليا.

يتكون الميزوجليا من مادة غير حية تفرزها الأنسجة الحية ولا تتطلب الأكسجين بحد ذاته ، مما يعني أن أنسجة قنديل البحر تتطلب القليل جدًا من الأكسجين. [1]

التجويف المعوي لقنديل البحر

على عكس البشر ، تمتلك قنديل البحر أمعاء ذات اتجاهين ، مما يعني أنها تأخذ الطعام ، وهضمه ، وطرده من خلال نفس الفتحة ، ويسمى الفضاء الداخلي للأمعاء داخل تجويف الأمعاء. يحصل الجزء الداخلي من الأنسجة على الأكسجين الذي يحتاجه.

مادة هلام قنديل البحر

على الرغم من أنها تفتقر إلى الجهاز التنفسي أو الدورة الدموية ، إلا أنها يمكن أن تزدهر في المياه منخفضة الأكسجين ، وبينما يمتلك قنديل البحر نسيجًا رقيقًا ينشر الأكسجين بسهولة ولا يتطلب سوى القليل من البقاء على قيد الحياة أو لا يحتاج إلى البقاء على الإطلاق ، فإن هذه المادة الشبيهة بالهلام تساهم أيضًا في تحمل البيئات الفقيرة بالأكسجين.

يمكن للمواد غير الحية من الجل أن تخزن الأكسجين داخل الأنسجة الحية ، وهذا يسمح لقنديل البحر بالاستفادة من البيئات الفقيرة بالأكسجين في الغذاء عندما لا تستطيع الحيوانات الأخرى التعايش معه.

الخلايا الحية في قنديل البحر

عندما قام الباحثون بعد ذلك بفحص الحمض النووي في نواة المخلوق أو قنديل البحر ، وجدوا أن بعض الجينات التي تدعم نمو الميتوكوندريا عادة ما تكون مفقودة أو متحولة ، مما يدعم فكرة أن H. salminicola قد تخلى في الغالب عن هيكل معالجة الأكسجين.

يشتبه الفريق في أن هذه السمة الغريبة هي نتاج أسلوب حياة H. salminicola المتطرف ، والذي يتضمن التناوب بين مضيفين – الأسماك والديدان – كلا البيئتين تفتقران إلى وفرة من الهواء النقي.

يبدو أن بعض الكائنات وحيدة الخلية التي تعيش في بيئات منخفضة الأكسجين فقدت أيضًا الميتوكوندريا ، لكن H. salminicola هو أول مخلوق متعدد الخلايا تم تأكيده لإدارة هذا العمل الفذ. [2]

جينوم الميتوكوندريا

ظهرت الميتوكوندريا – التي تُذكر على أنها “قوة الخلية” – منذ حوالي 1.45 مليار سنة في مكان ما لم يُكشف عنها كبداية ، حيث ابتلعت خلية تحتوي على نواة بكتيريا أصغر.

استمدت الخلية والبكتيريا فائدة متبادلة من وجود بعضهما البعض في أعماق البحار ، واستمرت قدرتهما على البقاء على قيد الحياة بهذه الطريقة ، وفي عملية تسمى التحمل الداخلي ، ثم تطوروا معًا وتحولوا في النهاية عن طريق البكتيريا إلى عضيات خلوية وهذا ما يسمى الميتوكوندريا.

يساعد وجود الميتوكوندريا في تسخير الأكسجين وتفتيته للحصول على الطاقة ، ثم اتخذت الحياة منحى آخر ، على عكس البكتيريا التي تحتوي فيها جميع الخلايا الحقيقية على الميتوكوندريا ، وتحتوي كل خلية في كل نبات أو حيوان على ميتوكوندريا تولد الوقود أو الطاقة للخلية لحرق والحصول على الطاقة. [3]

كيف تمتص الخلايا الأكسجين؟

يشير نقص الميتوكوندريا إلى أن الحيوان لا يستخدم الأكسجين للتنفس ، حيث لا توجد عضيات أو تنفس أو أي عملية أخرى في الخلية قادرة على تحطيمها. من غير المعروف بالضبط كيف يحصل الكائن (الطفيلي) أو قنديل البحر على الطاقة ، لكن يعتقد العلماء أنه يفعل ذلك عن طريق امتصاص جزيئات السلمون التي تنتج الطاقة بالفعل.

هناك كائنات حية معروفة تكيفت لتعيش في بيئة منخفضة الأكسجين ، ولكن حتى هذه الدراسة لم تستنتج ما إذا كانت هناك حيوانات لا تستخدم الأكسجين وكان سؤالًا غريبًا وصعبًا لم تتم الإجابة عليه بشكل قاطع حتى الآن. [4]

طفيلي Henneguya salminicola

هو نبات مكوزوان – نوع من الحيوانات المرتبطة بقنديل البحر والشعاب المرجانية ، يتكون من أقل من 10 خلايا تسبب وجوده ، يعيش داخل عضلات السلمون ويتخلص من الطاقة من مضيفه ، ولكنه ليس طفيليًا ضارًا – يمكنها أن تعيش الحياة الكاملة للأسماك من داخلها ، فالبيئة داخل مضيفها خالية فعليًا من الأكسجين.

هذا يعني أنه لم يعد بحاجة إلى الميتوكوندريا بعد إيجاد طريقة أخرى للتكيف والعيش ، لذلك ألقى جينوم الميتوكوندريا بأكمله ، لتوفير الطاقة وليس نسخ الجينات للتكاثر ، توقف عن التنفس.

قالت دوروثي هتشون ، مديرة الأبحاث وكلية علوم الحياة في كلية علم الحيوان بجامعة تاو ، في بيان تم تحميله على الجامعة: “كان يُعتقد أن التنفس الهوائي موجود في كل مكان في الحيوانات ، لكننا أكدنا الآن أنه ليس كذلك”. موقع الكتروني.

وتقترح دراسة أخرى على الأقل أن H. salminicola قد يكون لها قريبًا شريكًا في وجودها الخالي من الأكسجين ، وفي عام 2010 ، أفاد فريق من الباحثين في إيطاليا أن loriciferans – الحيوانات الصغيرة التي تعيش في رواسب أعماق البحار – يبدو أنها تفتقر إلى الميتوكوندريا. عندما ينظر إليها تحت المجهر.

لكن لم يتم تأكيد هذا الاكتشاف وراثيًا ، كما هو الحال مع H. salminicola ، وفقًا لنيو ساينتست. في كلتا الحالتين ، قد يحتاج الباحثون إلى إعادة التفكير في متطلبات الحياة المعقدة. [5]

حتى الاكتشاف الجديد ، كان هناك جدل حول إمكانية بقاء الكائنات الحية التي تنتمي إلى مملكة الحيوان في البيئات اللاهوائية ، وافتراض أن جميع الحيوانات تتنفس الأكسجين كان قائماً ، من بين أمور أخرى ، على حقيقة أن الحيوانات كائنات متعددة الخلايا ومتطورة للغاية. الذي ظهر لأول مرة على الأرض عندما ارتفعت مستويات الأكسجين.

يقول البروفيسور هتشون: “لم يتضح لنا بعد كيف يولد الطفيلي الطاقة”. “قد يتم سحبه من خلايا الأسماك المحيطة ، أو قد يكون له نوع مختلف من التنفس مثل التنفس الخالي من الأكسجين ، والذي يميز عادةً الكائنات اللاهوائية غير الحيوانية.” وفقًا للبروفيسور هوشون ، يحمل هذا الاكتشاف أهمية كبيرة للبحث التطوري.

وخلصت إلى القول: “من المعتقد عمومًا أنه أثناء التطور ، تصبح الكائنات الحية أكثر تعقيدًا ، وأن كائنات الخلية أحادية الخلية أو قليلة هي أسلاف الكائنات الحية المعقدة”. “لكن هنا أمامنا ، الحيوان الذي لديه عملية تطورية هو عكس ذلك. نظرًا لامتلاكه القدرة على العيش في بيئة خالية من الأكسجين ، فقد تخلص من الجينات غير الضرورية المسؤولة عن التنفس الهوائي وأصبح كائنًا أبسط. “