Nutritional history affects stress-resistance architecture across ageing and sex

تواجه كل كائن حي تدفقاً مستمراً من التحديات من بيئتها. فالهبوط المفاجئ في درجات الحرارة، أو نقص المياه، أو فجوة في إمدادات الغذاء يمكن أن يهدد البقاء. وقد عرف العلماء منذ زمن طويل أن ما يأكله الحيوان يشكل مدى طول عمره ومدى جودة وظائف جسمه مع تقدمه في السن. إن النظام الغذائي قوة مؤثرة، قادرة على إطالة العمر أو تقصيره، وهو يؤثر على كيفية تعامل الكائن الحي مع هذه الضغوط اليومية. ومع ذلك، يظل هناك سؤال أعمق: هل يغير الطعام الذي يتناوله الحيوان أثناء نموه، والطعام الذي يتناوله كبالغ، كيفية عمل مهارات البقاء المختلفة لديه معاً؟ هل ترتفع هذه المهارات وتنخفض كحزمة واحدة موحدة، أم أنها تستجيب للتغذية بطرقها الفريدة الخاصة؟ إن فهم هذه العلاقة أمر بالغ الأهمية لأنها تكشف ما إذا كان النظام الغذائي الصحي يخلق درعاً عاماً ضد جميع المخاطر، أو ما إذا كان يقوي بعض الدفاعات بينما يترك غيرها عرضة للخطر.

ولاستكشاف ذلك، لجأ الباحثون إلى ذبابة الفاكهة، وهي حشرة صغيرة خدمت كنموذج لفهم البيولوجيا لأكثر من قرن. لقد صمموا تجربة دقيقة باستخدام مجموعة كبيرة من الذباب متنوعة وراثياً، تماماً مثل المجتمع البشري، لضمان أن تعكس النتائج حقائق بيولوجية واسعة بدلاً من الخصائص الغريبة لسلالة واحدة. تحكم العلماء في أنظمة الذباب الغذائية بدقة، حيث قدموا لها وجبات غنية بالبروتين أو غنية بالكربوهيدرات. فعلوا ذلك في مرحلتين: أولاً خلال مرحلة اليرقة، عندما كانت الذباب تنمو، ومرة أخرى خلال مرحلة البلوغ. ومن خلال خلط ومطابقة هذه الأنظمة الغذائية، خلقوا مجموعة كاملة من التواريخ الغذائية. فقد أكلت بعض الذباب نظاماً غذائياً غنياً بالبروتين كيرقات، ونظاماً غنياً بالكربوهيدرات كبالغة، بينما شهدت ذباب أخرى العكس، وبعضها تناول نفس النظام الغذائي طوال حياتها. سمح هذا النهج للفريق برؤية كيف شكل توقيت ونوع التغذية قدرة الذباب على تحمل صعوبات محددة.

بعد ذلك، أخضع الباحثون الذباب لسلسة من الاختبارات لقياس مقاومتها لأنواع مختلفة من الإجهاد. فقد تحققوا من المدة التي يمكن للذباب أن تعيشها بدون طعام، وبدون ماء، في البرد الشديد، في الحرارة الشديدة، وفي الظروف التي تحتوي على الكثير من الملح. كما قاموا بقياس السمات الجسدية مثل كمية الدهون والبروتين المخزنة في الجسم، والوزن الإجمالي للذبابة، وكمية الماء التي تحتوي عليها. ولتفسير هذه النتائج، قارنوا بيانات مقاومة الإجهاد بالمعلومات المتعلقة بمدة حياة الذباب وعدد نسلها. كان الهدف هو معرفة ما إذا كانت السمات التي ساعدت الذبابة على البقاء على قيد الحياة تحت نوع واحد من الإجهاد ستساعدها أيضاً على البقاء تحت نوع آخر، أم أن استجابة الجسم للتغذية أكثر تعقيداً.

كشفت الدراسة أنه مع تقدم الذباب في العمر، تتراجع قدرتها على تحمل الإجهاد بشكل طبيعي، وهو نمط مألوف في الشيخوخة. ومع ذلك، كانت النتيجة الأكثر مفاجأة هي أن مهارات البقاء هذه لم تتحرك معاً كوحدة واحدة. فقد وجد الباحثون أن القدرة على مقاومة الجفاف، والقدرة على التعامل مع مستويات الملح العالية، والقدرة على البقاء في الحرارة الشديدة مرتبطة ببعضها ارتباطاً وثيقاً. فعندما كانت الذبابة جيدة في واحدة منها، كانت تميل إلى أن تكون جيدة في الأخريات. في المقابل، تصرفت القدرة على البقاء دون طعام بشكل مختلف؛ إذ استقلت مقاومة المجاعة عن الثلاث الأخرى، وأظهرت اتصالاً ضعيفاً ببقية المجموعة. وهذا يعني أن الجسم لا يعامل جميع تحديات البقاء كأنها مشكلة واحدة؛ بل يديرها من خلال مسارات متميزة ومنفصلة.

وكان لنوع الطعام الذي تناولته الذباب تأثير محدد ومتناقض أحياناً على هذه المهارات المختلفة. فقد ساعد النظام الغذائي الغني بالبروتين خلال مرحلة البلوغ الذباب على مقاومة الحرارة والمستويات العالية من الملح، وكان هذا النظام الغذائي نفسه مرتبطاً أيضاً بطول العمر وزيادة النسل. ومع ذلك، كان لهذا النظام الغذائي الغني بالبروتين نفسه تأثير عكسي على سمات أخرى؛ ففي حالات معينة، جعله يجعل الذباب أكثر عرضة للمجاعة وأقل قدرة على تحمل البرد. كما كان للنظام الغذائي الذي تناولته الذباب أثناء مرحلة اليرقة تأثيره الفريد الخاص، حيث غير سمات محددة دون أن يحسن الصورة الكاملة بالضرورة. تظهر هذه النتائج أن التغذية لا تجعل الكائن الحي أقوى في كل شيء ببساطة، بل إنها تعيد تشكيل دفاعات الجسم، فتقوي بعضها وتضعف أخرى. وتخلص الدراسة إلى أن الطريقة التي ترتبط بها سمات البقاء لا تتنبأ بكيفية تغيرها عند تغير النظام الغذائي. فالنظام الغذائي الذي يساعد الذبابة على العيش لفترة أطول أو التكاثر أكثر لا يضمن بالضرورة أنها ستكون أفضل في البقاء على قيد الحياة أمام كل نوع من أنواع الصدمات البيئية.