Organisms associated with siphonophores revealed by short-read whole-genome sequencing
من خلال إعادة تحليل البيانات الجينومية لـ 213 عينة من السيفونوفور (Siphonophore)، كشف الباحثون عن مجموعة متنوعة من البكتيريا المرتبطة، والفرائس، والطفيليات، والمتعايشات الداخلية، مما أثبت أن "الصيد العرضي الجزيئي" الناتج عن تسلسل الجينوم هو وسيلة قيمة للكشف عن التنوع البيئي للكائنات الحية في المحيطات المفتوحة.
البحث الأصلي مرخَّص بموجب CC BY 4.0 (https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/). هذا شرح مولَّده بالذكاء الاصطناعي لبحث مسبق لم يخضع لمراجعة الأقران. وهو ليس نصيحة طبية. لا تتخذ أي قرارات تتعلق بصحتك بناءً على هذا المحتوى. اقرأ إخلاء المسؤولية الكامل
يعد المحيط المفتوح عالماً شاسعاً ثلاثي الأبعاد، حيث غالباً ما تختبئ الحياة في وضح النهار. ومن بين أكثر سكان هذا العالم نجاحاً هي "السيفونوفورات" (Siphonophores)، وهي حيوانات مستعمرة تنجرف عبر المياه مثل خيوط من اللؤلؤ الحي. ورغم أنها تبدو ككائنات مفردة، إلا أنها في الواقع مجتمعات هائلة من الأفراد المتخصصين الذين يعملون معاً ككيان واحد. هذه المفترسات الهلامية هي صيادة ضارية، تستخدم مجسات طويلة لاسعة للإيقاع بالأسماك والقشريات. لكن قصة السيفونوفور لا تنتهي عند ما تأكله، فجسمها هو أيضاً نظام بيئي متحرك، يستضيف مجموعة متنوعة من الكائنات الأخرى التي تعيش على سطحها أو داخل أنسجتها. هؤلاء الرفقاء، الذين يتراوحون بين البكتيريا المجهرية والطفيليات الصغيرة، يصعب دراستهم بشكل مباشر لأنهم غالباً ما يكونون أصغر من أن يُروا أو أكثر هشاشة من أن يتم الإمساك بهم دون تدمير المضيف. لفترة طويلة، عرف العلماء بوجود هؤلاء الشركاء، لكن لم يكن لديهم أدنى فكرة عن هويتهم أو مدى تباينهم عبر مختلف أنواع الكائنات ومناطق المحيطات.
وجد فريق من الباحثين في جامعة ييل وجامعة غدانسك طريقة ذكية للنظر إلى هؤلاء الجيران المختبئين دون الحاجة إلى اصطيادهم بشكل منفصل. لقد وجهوا اهتمامهم إلى كميات هائلة من البيانات الجينية التي جُمعت بالفعل لغرض آخر، وهو تسلسل الجينومات الخاصة بالسيفونوفورات نفسها. فعندما يقوم العلماء بتسلسل الحمض النووي (DNA) لحيوان ما، تقوم الآلة بقراءة كل قطعة من المادة الوراثية الموجودة في العينة. وهذا يعني أنه إلى جانب الحمض النووي الخاص بالمضيف، تلتقط الآلة أيضاً الحمض النووي لأي بكتيريا أو فيروسات أو طفيليات أو حتى بقايا وجبات حديثة. أطلق الباحثون على هذه المعلومات العرضية اسم "الصيد الجانبي الجزيئي" (molecular bycatch). ومن خلال إعادة فحص البيانات الخام لـ 213 عينة من السيفونوفور جُمعت من أجزاء مختلفة من العالم، تمكنوا من غربلة الشفرة الوراثية للمضيف لتحديد العديد من الأرواح الأخرى التي تعيش بداخله.
بدأ الباحثون بتنظيف البيانات، وإزالة الكم الهائل من الحمض النووي الذي ينتمي إلى السيفونوفورات نفسها. وما تبقى كان كنزاً من التواقيع الجينية لكائنات أخرى. وقد وجدوا أن المجتمعات البكتيرية التي تعيش على هذه الحيوانات متنوعة بشكل مدهش. ومن بين أكثر المجموعات شيوعاً كانت مجموعات بكتيرية تُعرف باسم Metamycoplasmataceae، وهي ميكروبات دقيقة عديمة الجدار توجد أيضاً على حيوانات بحرية أخرى مثل المرجان ثنائي التفرع والنجوم البحرية. وأظهرت الدراسة أن هذه البكتيريا ليست مجرد ركاب عشوائيين؛ بل يعتمد وجودها على مكان عيش السيفونوفور. فعلى سبيل المثال، كانت أنواع محددة من هذه البكتيريا شائعة في العينات المجموعة من جنوب غرب المحيط الهادئ والمحيط الهندي، لكنها كانت نادرة في تلك القادمة من وسط المحيط الهادئ. وهذا يشير إلى أن الجغرافيا تلعب دوراً هاماً في تشكيل العالم الميكروبي لهذه المستعمرات العائمة.
وبعيداً عن البكتيريا، كشف "الصيد الجانبي" الجيني صورة واضحة لما كانت تأكله السيفونوفورات. ففي العينات التي تنتمي إلى جنس Physalia، والذي يضم "رجل الحرب البرتغالي" الشهير، وجد الباحثون حمضاً نووياً من الأسماك، والمنخربات (copepods)، وقشريات أخرى صغيرة. ومن النتائج المثيرة للاهتمام بشكل خاص، ما وجدوه في عينة جُمعت من مياه هاواي؛ حيث طابقت المادة الوراثية الموجودة بداخلها سمات سمكة "الألفونسينو"، وهي سمكة تعيش في أعماق البحار بالقرب من قاع المحيط في مرحلة البلوغ. وبما أن السيفونوفور يعيش بالقرب من السطح، فإن وجود الحمض النووي لهذه السمكة يشير على الأرجح إلى أن المفترس قد اصطاد صغار هذه السمكة، التي تنجرف في الطبقات العليا من المحيط قبل أن تستقر في الأعماق. وفرت هذه الطريقة تأكيداً جزيئياً مباشراً لنظام غذاء السيفونوفور، مما كشف عن فرائس قد تمر دون ملاحظة في دراسات محتوى المعدة التقليدية.
كما كشفت البيانات عن عالم خفي من الطفيليات. فقد حدد الباحثون تواقيع جينية لديدان مسطحة، بما في ذلك الديدان المثقبة والديدان الشريطية، تعيش داخل أو على السيفونوفورات. وتعتبر هذه الطفيليات جزءاً من دورات حياة معقدة تتضمن غالباً الأسماك. فعلى سبيل المثال، ربطت الدراسة بين اليرقات الموجودة في السيفونوفورات وبين الطفيليات البالغة التي تعيش في أسماك الماهي ماهي والماكريل. وهذا الاتصال يشير إلى أنه عندما تأكل السمكة السيفونوفور، فإنها تبتلع أيضاً المرحلة التالية من حياة الطفيلي. كما وجدت الدراسة أدلة على وجود أميبا وشركائها البكتيريين الداخليين، مما يشير إلى تسلسل هرمي متداخل من الحياة، حيث يعيش كائن داخل كائن آخر، والذي بدوره يعيش داخل السيفونوفور.
لم تقدم كل عينة حصاداً غنياً من المعلومات؛ فقد لاحظ الباحثون أن نوع الأنسجة التي تم أخذ العينة منها وكيفية حفظ الحيوان يمكن أن يؤثر على ما يتم العث عليه. فالعينات التي جُمعت من الشواطئ وحُفظت في الكحول أظهرت أحياناً علامات بكتيريا قد تكون نمت بعد موت الحيوان، بدلاً من تلك التي عاشت معه أثناء حياته. ورغم هذه القيود، أثبتت الدراسة أن البيانات الجينية التي جُمعت لغرض واحد يمكن أن تكشف عن قدر هائل من التاريخ الطبيعي. فمن خلال النظر في "الصيد الجانبي الجزيئي"، يمكن للعلماء الآن رؤية الطاقم المتنوع من الشخصيات التي تشارك السيفونوفور حياته، من الميكروبات على جلده إلى الطفيليات التي تنتظر الانتقال إلى سمكة. إن هذا النهج يحول مشروع جينوم واحد إلى نافذة على النظام البيئي الكامل المحيط بهذه المفترسات العائمة، مما يقدم وسيلة جديدة لفهم شبكة الحياة المعقدة في المحيط المفتوح.
غارق في أبحاث مجالك؟
تصلك نشرة يومية بأحدث الأبحاث المطابقة لكلماتك البحثية المفتاحية — مع ملخصات تقنية، بلغتك.