Within-colony color variation in a chalice coral is associated with region-specific pigment expression and higher photoconvertible pigment transcripts

غالباً ما تُحتفى بالشعاب المرجانية بسبب لوحة ألوانها المتنوعة، ولكن نظرة فاحصة على مستعمرة مرجانية واحدة تكشف عن سر أكثر إثارة للدهشة: يمكن للفرد الواحد أن يرتدي معاطف عديدة ومختلفة. فقد تظهر مرجانة كأسيّة واحدة، وهي كائن استنساخي يتكون من آلاف البوليبات المتطابقة جينياً، جسماً أخضر زاهياً، ومنطقة فم برتقالية نابضة بالحياة، مع تحول تدريجي بين الاثنين. وبما أن كل جزء من تلك المستعمرة يتشارك نفس الحمض النووي تماماً، فإن الاختلاف في اللون لا يمكن أن يكون ناتجاً عن جينات مختلفة؛ بدلاً من ذلك، يجب أن يأتي التباين من كيفية استخدام تلك الجينات. وفي عالم البيولوجيا، يُعرف هذا باسم "التنظيم"؛ وهي عملية تشغيل أو إيقاف التعليمات الجينية المحددة لإنتاج نتائج مختلفة من المخطط نفسه. إن فهم كيف يمكن لشفرة جينية واحدة أن تنتج لوحة ألوان متنوعة كهذه أمر بالغ الأهمية للعلماء الذين يحاولون استيعاب كيفية تكيف المرجان مع بيئاته وكيفية عمل علاقاته المعقدة مع الطحالب المجهرية.

وللكشف عن الآليات الجزيئية الكامنة وراء هذه الظاهرة، ركز الباحثون على مستعمرة مرجان كأسي محددة ذات لونين أخضر وبرتقالي. لم يعامل الفريق المرجان ككتلة واحدة متجانسة، بل كمجموعة من "الأحياء" المتميزة. حيث قام الفريق بجمع عينات نسيجية بعنافة من ثلاث مناطق محددة: الجسم الأخضر الرئيسي، والمنطقة الفموية البرتقالية، ومنطقة انتقالية حيث تمتزج الألوان. ولأن المرجان يعيش في شراكة وثيقة مع طحالب مجهرية تسمى "الدينافلجيلات"، توجب على الباحثين فصل الرسائل الجينية القادمة من الحيوان المرجاني نفسه عن تلك القادمة من شركائه الطحلبيين. لقد بنوا مكتبة جينية كاملة، تُعرف باسم "الترانسكريبتوم" (المتنسخ)، من الحمض النووي الريبوزي (RNA) في كل عينة، والذي يعمل كلقطة توضح أي الجينات كانت نشطة في تلك اللحظة. ومن خلال فرز هذه الرسائل، تمكنوا من النظر تحديداً في تعليمات المرجان الخاصة دون الضجيج الناتج عن نشاط الطحالب.

تركز الاستقصاء على عائلة من الجينات التي تنتج البروتينات الفلورية، وهي الجزيئات المسؤولة عن توهج المرجان وتصبغه. ووجد الباحثون أن الألوان المختلفة لم تكن عشوائية، بل كانت مدفوعة بمجموعات محددة من التعليمات التي يتم تفعيلها في أجزاء مختلفة من المستعمرة. فالأجزاء البرتقالية لم تكن مجرد درجة لونية مختلفة، بل كانت تنتج بنشاط نوعين متميزين من البروتينات التي لم تكن الأجزاء الخضراء تصنعها بنفس الطريقة. حيث أنتج أحد مجموعات البروتينات اللون البرتقالي بشكل مباشر، بينما أنتت مجموعة أخرى بروتينات "قابلة للتحول الضوئي" من الأخضر إلى الأحمر. هذه البروتينات الخاصة تبدأ خضراء اللون ولكن يمكنها أن تتحول إلى اللون الأحمر عند التعرض للضوء. وتشير الدراسة إلى أن اللون البرتقالي في منطقة فم المرجان هو جزئياً نتيجة لهذه البروتينات التي تخضع لتغير كيميائي يحفزه الضوء، وهي عملية تسمى "التحول الضوئي". وهذا يعني أن المرجان لا يكتفي بطلاء نفسه بألوان ثابتة، بل يستخدم الضوء لتغيير صبغاته بنشاط.

وبينما تقدم النتائج صورة واضحة للنشاط الجيني الذي يقود هذه الألوان، يظل الباحثون حذرين بشأن إعلان حل الآلية بالكامل. توضح الدراسة وجود ارتباط قوي بين وجود نسخ صبغية محددة ونطاقات الألوان المرئية، لكنها تظل دراسة استطلاعية. ويشير المؤلفون إلى أن هناك حاجة لمزيد من العمل للتأكد من أن التحول الضوئي هو بالفعل سبب تغير اللون، ومن خلال قياسات ضوئية مباشرة، وكذلك لمعرفة ما إذا كان هذا النمط ينطبق على العديد من المستعمرات الأخرى وليس فقط على المستعمرة التي تم فحصها. وفي الوقت الحالي، يوفر هذا العمل أساساً متيناً، حيث يظهر أن التباينات اللونية المذهلة داخل مرجان واحد هي نتيجة لتنظيم جيني دقيق خاص بكل منطقة، حيث يقوم المرجان بتشغيل وصفات صبغية مختلفة لإنشاء فسيفساء حية.