Atlantic and Indo-Pacific separation in Palythoa sibling species: phylogenomic analyses using ultraconserved elements

غالبًا ما تتحدى الحياة في المحيط محاولاتنا لتصنيفها في صناديق مرتبة بدقة. وهذا ينطبق بشكل خاص على "الزوثاريان" (zoantharians)، وهي مجموعة من الحيوانات الصغيرة الملونة الشبيهة بالمرجان التي تعيش في مستعمرات على قاع البحر. بالعين المجردة، تبدو العديد من هذه الكائنات متطابقة تقريبًا، وهي سمة تُعرف باللدونة المورفولوجية (morphological plasticity)، حيث يمكن للمخطط الجيني نفسه أن ينتج أشكالًا مختلفة قليلاً اعتمادًا على البيئة. ولأن مظهرها متشابه للغاية، فقد عانى العلماء لفترة طويلة لتحديد أين تنتهي فصيلة وتبدأ أخرى. لا يقتما الأمر مجرد مسأًلة تسمية الأشياء بشكل صحيح؛ بل إن فهم ما إذا كانت مجموعتان من السكان هما بالفعل نوعان منفصلان أمر ضروري لمعرفة كيفية تطورهما، وكيفية تفاعلهما مع بيئتهما، وكيفية حمايتهما. فعندما تبدو الحيوانات متشابهة ولكنها قد تكون مختلفة جينيًا، أو تبدو مختلفة ولكنها في الواقع هي نفسها، تصبح خطوط شجرة عائلتها ضبابية.

في هذا السياق، وجه الباحثون اهتمامهم إلى مجموعتين محددتين من هذه الحيوانات: Palythoa tuberculosa، الموجودة في جميع أنحاء المحيط الهندي والهادئ، و Palythoa caribaeorum، الموجودة في المحيط الأطلسي. لفترة طويلة، عوملت هاتان المجموعتان كنوعين متميزين، يفصل بينهما اتساع القارة الأمريكية. ومع ذلك، فإن تشابههما الوثيق وصعوبة التمييز بينهما باستخدام الطرق التقليدية جعلت العلماء يتساءلون عما إذا كانا سلالتين منفصلتين حقًا أم أنهما مجرد تنويعات لنفس المجموعة المعقدة. وللحصول على صورة أوضح، قرر فريق من العلماء النظر بعمق أكبر من أي وقت مضى، باستخدام أداة جينية قوية تسمى "العناصر شديدة الحفظ" (ultraconserved elements). وهذه العناصر هي أجزاء مستقرة للغاية من الجينوم تعمل كمعالم موثوقة، مما يسمح للباحثين بمقارنة الحمض النووي للأفراد المختلفين بدقة عالية. ومن خلال فحص هذه العلامات، أمل الفريق في تسوية السؤال حول ما إذا كانت هاتان المجموعتان نوعين متميزين أم جزءًا من عائلة واحدة متطورة.

جمعت الدراسة مجموعة متنوعة من العينات من أربعة مواقع مختلفة: البرازيل، والبحر الأحمر، وأوكيناوا، ونيو كاليدونيا. وحلل الباحثون مجموعة بيانات ضخمة تحتوي على 116 منطقة جينية محددة، بإجمالي 35,699 زوجًا من القواعد النيتروجينية للحمض النووي، عبر 37 فردًا مختلفًا. واستخدموا نهجين رياضيين مختلفين لتجميع التاريخ التطوري لهذه الحيوانات. نظر أحد الأساليب إلى الحمض النووي كقصة واحدة مدمجة، بينما فحص الأسلوب الآخر كيف تروي الجينات الفردية قصصها المنفصلة، مع الإقرار بأن أجزاء مختلفة من الجينوم يمكن أن يكون لها أحيانًا تواريخ مختلفة. وكان الهدف هو معرفة ما إذا كانت الحيوانات من المحيط الأطلسي ستتجمع معًا في فرع واحد من شجرة العائلة، بينما تتجمع حيوانات المحيط الهندي في فرع آخر، مما سيؤكد أنها أنواع منفصلة.

ومع ذلك، لم تظهر النتائج الانفصال الواضح الذي توقعه الباحثون. فبدلاً من العثور على مجموعتين متميزتين، كشف التحليل الجيني عن مزيج متشابك. حيث وُجدت الحيوانات من المحيط الأطلسي مختلطة مع تلك الموجودة في المحيط الهندي، ولم يكن هناك حد جيني واضح يفصل بين المنطقتين. وأظهرت البيانات أن الحيوانات لم تشكل شجرة عائلة واحدة موحدة لكل من سكان المحيط الأطلسي أو المحيط الهندي. كما أظهر تحليل إضافي لمدى توافق المناطق الجينية المختلفة مع بعضها البعض وجود توافق منخفض، مما يشير إلى أن التاريخ الجيني لهذه الحيوانات معقد وأن أجزاء مختلفة من حمضها النووي تروي قصصًا مختلفة. ويشير هذا الافتقار إلى الانقسام الواضح إلى أن التفاصيل الجينية المتزايدة لم تحل لغز حدود الأنواع.

تشير النتائج إلى أن هذه الحيوانات ليست سلالات تطورية متميزة تمامًا. إذ يشير غياب التمايز الجيني إلى احتمال أن هذه المجموعات لا تزال متصلة، ربًا من خلال حركة اليرقات أو البالغين عبر مسافات طويلة. ويمكن أن يكون هذا التحرك مدفوعًا بعمليات طبيعية أو حتى بنشاط بشري، مثل ركوب الحيوانات "توصيلة" على الحطام العائم عبر المحيط. ومن الممكن أيضًا أن المجموعتين انفصلتا عن سلف مشترك في وقت قريب جدًا بحيث لم يكن لدى حمضهما النووي الوقت الكافي للتباعد إلى أنماط متميزة. وتخلص الدراسة إلى أن P. tuberculosa و P. caribaeorum يمثلان على الأرجح "معقد أنواع" (species complex)، حيث لا تزال الحدود بينهما في طور التشكل، بدلاً من كونهما نوعين منفصلين تمامًا.

في نهاية المطاف، يسلط هذا البحث الضوء على محدودية الاعتماد فقط على كميات كبيرة من البيانات الجينية لحل كل لغز بيولوجي. فحتى مع رؤية شاملة للجينوم، يمكن أن تظل التباعدات الحديثة جدًا غير مرئية إذا كانت العملية التطورية لا تزال قيد الحركة. وتدعم الدراسة فكرة أنه لفهم هذه العلاقات المعقدة حقًا، يحتاج العلماء إلى دمج الأدلة الجينية مع أنواع أخرى من المعلومات، مثل السمات الفيزيائية والبيانات البيئية. ومن خلال الإقرار بأن هذه الحيوانات قد تكون في المراحل الأولى من أن تصبح أنواعًا منفصلة، أو أنها لا تزال متصلة عبر محيطات شاسعة، تقدم الدراسة رؤية أكثر دقة للحياة في البحر، حيث لا تكون الخطوط الفاصلة بين الأنواع دائمًا حادة، بل غالبًا ما تكون سائلة وفي حالة تغير مستمر.