Sub-lethal imidacloprid exposure leads to presynaptic and postsynaptic alterations

تخيل الجهاز العصبي كمدينة صاخبة حيث تنطلق مليارات الرسل الصغار عبر الطرق لتوصيل طرود مهمة. هذه الطرود هي إشارات كيميائية، و"الطرق" هي الروابط بين خلايا الدماغ التي تسمى المشابك العصبية. وللحفاظ على سير العمل في المدينة، يحتاج الرسل إلى معرفة المكان الذي يجب أن يضعوا فيه حمولتهم بالضبط وكيفية استلام طلبات جديدة. وأحياناً، تصبح المدينة فوضوية بعض الشيء، فيضطر الدماغ إلى تنظيف أو إعادة بناء هذه الروابط للحفاظ على صحته. تُسمى هذه العملية "اللدونة العصبية"، وهي الطريقة التي نتعلم ونحفظ بها المعلومات ونتكيف من خلالها.

الآن، تخيل متسللاً ماكراً يتسلل إلى هذه المدينة. هذا المتسلل هو نوع من المبيدات الحشرية يسمى "إيميداكلوبريد"، وهو مصمم لمنع الآفات من أكل المحاصيل. ومع ذلك، فإنه لا يبقى في الحقول فحسب؛ بل يمكنه أيضاً الانتقال عبر الهواء والماء والتربة، ليزور بالخطأ حيوانات أخرى مثل نحل العسل والديدان الترابية الصغيرة. ويشعر العلماء بالقلق لأن كمية ضئيلة جداً وغير مميتة من هذه المادة قد تعبث بـ "التحكم في حركة المرور" في الدماغ، مما يربك الرسل ويدمر الطرق. إذا تعرضت أسلاك الدماغ للتشويش، فقد ينسى الحيوان كيفية العثور على الطعام، أو يضل الطريق، أو ببساطة يتوقف عن العمل بشكل صحيح. تسأل هذه الدراسة سؤالاً بسيطاً ولكنه حاسم: هل تغير كمية قليلة من هذا المبيد الحشري، وهي الكمية التي قد نجدها بالفعل في الطبيعة، البنية الفيزيائية لأدمغة الحيوانات التي لا يُفترض أن تكون هدفاً لها؟

---

دماغ النحلة: حي يتضاءل

للإجابة على ذلك، قرر الباحثون النظر في حيوانين مختلفين تماماً: نحل العسل، وهو ملاح بارع يمتلك دماغاً معقداً، ودودة النيماتودا (C. elegans)، وهي كائن محلل للتربة يتميز بجهاز عصبي أبسط بكثير. أرادوا معرفة ما يحدث عندما تتعرض هذه الحيوانات لجرعات "دون المميتة" من الإيميداكلوبريد — أي الكميات التي لا تقتلها فوراً ولكنها قد تسبب مشاكل.

أولاً، وجهوا اهتمامهم إلى نحل العسل. يمتلك نحل العسل جزءاً خاصاً في دماغها يسمى "الجسم الفصي"، وهو يشبه المكتبة المركزية للتعلم والذاكرة في المدينة. داخل هذه المكتبة، توجد مجموعات صغيرة من الروابط تسمى "الميكروغلوميري" (microglomeruli). يمكنك التفكير في هذه الميكروغلوميري كدوائر صغيرة تلتقي فيها الإشارات الواردة (من قرون استشعار النحلة) مع خلايا المعالجة الداخلية للدماغ.

قام العلماء بتربية نحلات صغيرة في أقفاص وإطعامها محلولاً سكرياً. حصل بعضها على محلول سكري سادة (مجموعة الضبط)، بينما حصل البعض الآخر على محلول سكري ممزوج بكميات ضئيلة من الإيميداكلوبريد: إما 10 أجزاء في المليار (ppb) أو 20 جزءاً في المليار. وهذه هي المستويات التي وُجدت بالفعل في رحيق وحبوب لقاح الزهور الحقيقية. بعد سبعة أيام، ألقوا نظرة داخل أدمغة النحل.

كانت النتيجة واضحة: النحلات التي شربت المبيد الحشري كان لديها عدد أقل من هذه الدوائر الصغيرة. وتحديداً، المجموعة التي غُذيت بالجرعة الأعلى (20 ppb) كانت تمتلك كثافة أقل بشكل ملحوظ من الميكروغلوميري مقارنة بالنحلات التي شربت السكر السادة أو المجموعة ذات الجرعة المنخفضة. الأمر كما لو أن المبيد تسبب في فقدان المكتبة لبعض أهم نقاط الالتقاء فيها. لم تمت النحلات، ولم تبدُ مشلولة، لكن أسلاك دماغها الفيزيائية قد تغيرت. تشير الدراسة إلى أن جرعة صغيرة غير مميتة يمكن أن تسبب فقدان الدماغ لهذه نقاط الاتصال الحرجة.

عالم الديدان: نظام توصيل معطل

بعد ذلك، نظر الفريق إلى ديدان النيماتودا. تعيش هذه الديدان في التربة، لذا فهي تتعرض للمبيدات التي تغسلها المحاصيل من الأعلى. وعلى عكس النحل، استطاع الباحثون استخدام ديدان "متوهجة" خاصة لرؤية ما يحدث بالضبط داخل المشابك العصبية. استخدموا نوعين من الديدان المعدلة وراثياً:

1. الديدان ما بعد المشبكية (Postsynaptic): والتي تحمل علامة فلورية على جانبها "المستقبل" (الجزء الذي يلتقط الإشارة).
2. الديدان قبل المشبكية (Presynaptic): والتي تحمل علامة على جانبها "المرسل" (الجزء الذي يطلق الإشارة).

تمت زراعة الديدان في أطباق تحتوي على ظروف شبيهة بالتربة مع وجود الإيميداكلوبريد بمستويات موجودة في الأرض: 0، 1، أو 10 ميكروغرام لكل ميليلتر. بعد ثلاثة أيام (72 ساعة)، قاس العلماء شدة التوهج في الحلقات العصبية للديدان (مراكز أدمغتها الصغيرة).

كانت النتائج هنا مذهلة. في الديدان التي تعرضت للمبيد الحشري، أصبح التوهج أخفت في كلا النوعين من الديدان:

• الديدان التي تحمل العلامات "المستقبلة" أظهرت ضوءاً أقل، مما يعني أنها تمتلك مستقبلات أقل لالتقاط الإشارات.
• الديدان التي تحمل العلامات "المرسلة" أظهرت أيضاً ضوءاً أقل، مما يعني أنها تمتلك ناقلات أقل لإرسال الإشارات.

هذا أمر بالغ الأهمية لأن الإيميداكلوبريد معروف بأنه يرتبط بالجانب "المستقبل" للخلية العصبية. وجد العلماء أنه عندما يتعطل الجانب المستقبل، يتغير الجانب المرسل أيضاً. الأمر يشبه إذا انسدت صناديق البريد في حي ما؛ في النهاك سيتوقف ساعي البريد عن الحضور لأنه لا يوجد مكان لتسليم الرسائل إليه. تشير الدراسة إلى أن الضرر يبدأ عند الطرف المستقبل، ولكنه يمتد للوراء ليؤثر على الطرف المرسل أيضاً.

ماذا يعني كل هذا؟

الورقة البحثية لا تدعي أن هذه الحيوانات تموت أو أن أدمغتها قد دُمرت تماماً. في الواقع، تحقق الباحثون وأكدوا أن النحل والديدان لم يموتوا من هذه الجرعات، وأن الديدان لا تزال قادرة على الحركة (رغم أن بعضها تحرك بشكل مختلف). ومع ذلك، فإن البنية الفيزيائية لجهازها العصبي قد تغيرت.

الخلاصة الرئيسية هي أن الجرعات الموجودة في الحقول من الإيميداكلوبريد — وهي الكميات الموجودة فعلياً في الطبيعة — كافية لتغيير بنية الدماغ. ففي النحل، تسببت في تقليص مراكز التعلم. وفي الديدان، قللت من عدد كل من مرسلي ومستقبلي الإشارات. ويقترح المؤلفون أن هذا يحدث لأن المبيد يحمل النظام فوق طاقته، مما يجعل الدماغ يحاول "تقليم" أو إزالة هذه الروابط، ربما كآلية دفاع تنتهي بإلحاق ضرر أكبر مما ينفع.

بينما لا تثبت الدراسة بدقة كيف يحفز هذا الكيميائي هذا التغيير (فلا يزال لغزاً ما إذا كان الدماغ يقوم بنشاط بإزالة الروابط أو أنها مجرد تتدهور)، إلا أنها تشير بقوة إلى أن وصف "دون المميت" قد يكون مضللاً. فمجرد بقاء الحيوان على قيد الحياة بعد السم لا يعني أن دماغه يعمل بشكل طبيعي. الأسلاك تتعرض للتلف، وبالنسبة للحيوانات التي تعتمد على الملاحة المعقدة أو صحة التربة، قد يمثل ذلك مشكلة تنتظر الوقوع.