تکامل در تاریکی؛ غارماهی مکزیکی چگونه بارها چشمان خود را از دست داد؟

زومیت/ ماهیان تترای مکزیکی بارها چشم‌های خود را از دست داده‌اند و در عوض، با تغییرات شگفت‌انگیزی در بدن و رفتارشان توانسته‌اند در محیط تاریک زنده بمانند.

ماهی‌کور یا تترای مکزیکی که به داخل غارهای تاریک کشیده شدند، هیچ نیازی به اندام‌های انرژی‌بر چشمی نداشتند. آن‌ها چشم‌های خود را به روش‌های مختلف از دست دادند و در همان حال ویژگی‌های جالبی نیز کسب کردند.

---

بازار

---

ماهی‌های کور مکزیکی گونه‌ای بسیار عجیب و خاص هستند. آن‌ها در بسیاری از رودخانه‌ها و دریاچه‌های مکزیک و جنوب تگزاس یافت می‌شوند و در این محیط‌ها ظاهری کاملاً عادی دارند. اما برخلاف بسیاری از ماهیان دیگر، تتراها در غارها نیز زندگی می‌کنند و در آنجا، در غیاب نور، ظاهرشان به طرز چشمگیری متفاوت است: بسیار رنگ‌پریده‌اند و چشم ندارند.

هر بار که جمعیتی به غار منتقل شد و به اندازه کافی زنده ماند تا انتخاب طبیعی اثر خود را نشان دهد، چشم‌ها از بین رفتند. جایا کریشنان، ژنتیک‌دان مؤسسه تحقیقات پزشکی اوکلاهما می‌گوید: «اینطور نیست که همه چیز در ماهی‌های غار از بین رفته باشد. تقویت‌ها و بهبودهای زیادی نیز رخ داده است.»

گرچه از بین رفتن چشمان غارماهی‌ها همچنان زیست‌شناسان را شگفت‌زده می‌کند، در سال‌های اخیر توجه به جنبه‌های دیگر زیست‌شناسی این ماهیان شگفت‌انگیز معطوف شده است. پژوهشگران دریافته‌اند که آن‌ها نه تنها بینایی خود را از دست داده‌اند، بلکه سازگاری‌هایی را کسب کرده‌اند که به بقای آن‌ها در محیط غار کمک می‌کند و برخی از این سازگاری‌ها ممکن است سرنخ‌هایی برای درمان چاقی و دیابت در انسان‌ها ارائه دهند.

رها کردن چشم‌های پرهزینه

مدت‌هاست دلیل از دست رفتن چشم‌ها در موجودات ساکن غار مورد بحث است. به‌نوشته‌ی نشریه‌ی Knowable Magazine، برخی زیست‌شناسان معتقد بودند چشم‌ها به مرور زمان تحلیل رفتند، زیرا حیوانات غارنشین دارای چشم‌های ناقص هیچ مشکلی نداشتند. اما توضیح دیگر محتمل‌تر است. نیکلاس رونر، فیزیولوژیست تکاملی دانشگاه مونستر آلمان می‌گوید اگر موجودی در محیطی زندگی کند که چشم‌ها برایش فایده‌ای ندارند، از دست دادن چشم‌ها برایش ضرر ندارد و حتی ممکن است مزیت داشته باشد، چون بدنش انرژی و منابع کمتری صرف ساخت و نگهداری چشم می‌کند.

تحلیل رفتن چشم‌ها در غارماهی حاصل جهش‌های گوناگون در ژن‌های دخیل در شکل‌گیری چشم است

دانشمندان مشاهده کرده‌اند که جهش در ژن‌های مختلف دخیل در شکل‌گیری چشم منجر به از دست رفتن چشم‌ها شده است. به عبارت دیگر جمعیت‌های مختلف ماهی غار به روش‌های متفاوت چشم‌های خود را از دست داده‌اند.

در همین حال، سایر حواس این ماهی‌ها تقویت شده‌اند. مطالعات نشان داده‌اند ماهی‌های غار نسبت به ماهی‌های سطح آب، توانایی بهتری در تشخیص آمینواسیدها دارند. آن‌ها همچنین جوانه‌های چشایی بیشتری دارند و تراکم سلول‌های حساس در طول بدنشان بالاتر است و همین امر به آن‌ها کمک می‌کند فشار و جریان آب را حس کنند.

در غارماهیان، مناطق مغز که مسئول پردازش سایر حس‌ها هستند، نیز گسترش یافته‌اند. میستی ریدل، زیست‌شناس دانشگاه نوادا رینو و همکار مقاله‌ای در سال ۲۰۲۳ درباره ماهی تترا مکزیکی که در مجله‌ی Annual Review of Cell and Developmental Biology منتشر شد می‌گوید: «به گمانم آنچه رخ داده این است که برای گسترش سایر بخش‌ها، ناگزیر باید برنامه مرتبط با چشم را متوقف کرد.»

توقف فرآیندهای شکل‌گیری چشم

درست مانند ماهی‌هایی که در سطح آب زندگی می‌کنند، فرایند رشد چشم در ابتدا در رویان‌های غارماهیان شروع می‌شود. اما پس از چند ساعت، سلول‌های چشم در حال رشد کم‌کم می‌میرند و ساختار کامل چشم از بین می‌رود. ریدل معتقد است این ناکارآمدی ظاهری ممکن است اجتناب‌ناپذیر باشد. او می‌گوید: «رشد اولیه مغز و چشم کاملاً به هم وابسته است و هم‌زمان اتفاق می‌افتند. بنابراین، آسان‌ترین راه برای تکامل بدون چشم این است که ابتدا چشم ساخته شود و سپس از بین برود.»

فرم بینا و نابینای تترای مکزیکی

کریشنان و رونر این پدیده را یکی از شگفت‌انگیزترین آزمایش‌های انجام‌شده در زمینه تکامل مهره‌داران می‌نامند. مطالعه‌ای در سال ۲۰۰۰ نشان داد سرنوشت چشم ماهی غار به شدت تحت تأثیر عدسی آن قرار دارد. دانشمندان با پیوند عدسی چشم جنین ماهی سطحی به چشم جنین ماهی غار و بالعکس، مشاهده کردند وقتی عدسی ماهی سطحی را جنین ماهی غار منتقل کردند، چشم ماهی غار توانست کامل رشد کند. ولی وقتی عدسی چشم ماهی غار را به ماهی سطحی دادند، چشم آن ناقص ماند.

گرسنگی و پرخوری

به راحتی می‌توان فهمید که اگر ماهی‌های غار بخواهند بافت‌های پرهزینه‌ای را که استفاده نمی‌کنند حفظ کنند، در موقعیت نامناسبی قرار می‌گیرند. از آنجا که در غارها غذای کمی وجود دارد، ماهی‌ها احتمالاً با رژیم غذایی اندکی که عمدتاً شامل مدفوع خفاش و مواد آلی شسته‌شده در فصل بارانی است، زنده می‌مانند. پژوهشگران نگهداری ماهی غار در آزمایشگاه دریافتند که آن‌ها از نظر ژنتیکی به خوبی برای جذب و ذخیره مواد مغذی سازگار شده‌اند. کریشنان می‌گوید: «آن‌ها همیشه گرسنه‌اند و هرچه می‌توانند می‌خورند.»

ماهی‌های غار برای صرفه‌جویی انرژی بافت‌های پرهزینه‌ای مانند چشم را حذف کرده‌اند

جالب اینجاست که ماهی‌ها حداقل دو جهش دارند که در انسان‌ها با دیابت و چاقی مرتبط است. اما در ماهی غار، این جهش‌ها ممکن است پایه برخی ویژگی‌های مفید برای ماهی‌ باشند که گاهی غذای زیادی دارد و اغلب هیچ غذایی ندارد. وقتی دانشمندان ماهی‌های غار و ماهی‌های سطحی را تحت شرایط یکسان در آزمایشگاه تغذیه می‌کنند، ماهی‌های غار با مقدار غذای معمولی چاق می‌شوند و قند خونشان بالا می‌رود. رونر می‌گوید: «اما به شکل شگفت‌آور، آن‌ها نشانه‌های آشکار بیماری را نشان نمی‌دهند.»

چربی‌ها می‌توانند برای بافت‌ها سمی باشند، بنابراین در سلول‌های چربی ذخیره می‌شوند. اما وقتی این سلول‌ها خیلی بزرگ شوند، می‌ترکند. به همین دلیل است که ما اغلب التهاب مزمن را در انسان‌ها و حیوانات دیگری که چربی زیادی ذخیره کرده‌اند شاهد هستیم. با‌این‌حال، مطالعه‌ای در سال ۲۰۲۰ نشان داد حتی ماهی‌های غار که به خوبی تغذیه شده‌اند، در بافت چربی خود علائم التهاب کمتری نسبت به ماهی‌های سطحی دارند.

حتی در شرایط کم‌غذای غار، ماهی‌های وحشی گاهی بسیار چاق می‌شوند. ریدل می‌گوید، این احتمالاً به این دلیل است که هرگاه غذایی به غار برسد، ماهی‌ها تا بیشترین حد امکان آن را می‌خورند، زیرا ممکن است مدتی طولانی غذای دیگری در دسترس نباشد. جالب اینجاست که به دلیل سطح بالای کاروتنوئیدها، همان ماده‌ای که در هویج وجود دارد، چربی آن‌ها معمولاً زرد روشن است.

ریدل می‌گوید: «اولین چیزی که به ذهنمان رسید این بود که آن‌ها این مواد را انباشته می‌کنند، زیرا چشم ندارند.» اما آزمایش‌ها نشان داد ارتباط مستقیمی بین داشتن یا نداشتن چشم و انباشت کاروتنوئیدها وجود ندارد. برخی از ماهی‌های غار بی‌چشم چربی تقریباً سفید داشتند که نشان‌دهنده سطح پایین‌تر کاروتنوئید است. ریدل معتقد است این کاروتنوئیدها ممکن است سازگاری دیگری برای کاهش التهاب باشند که در محیط وحشی اهمیت دارد، زیرا ماهی‌های غار هرگاه غذا برسد، احتمالاً بیش‌ازحد می‌خورند.

مطالعات کریشنان، رونر و همکارانشان که در سال‌های ۲۰۲۰ و ۲۰۲۲ منتشر شد، نشان داد ماهی‌های غار ویژگی‌های دیگری دارند که به کاهش التهاب کمک می‌کند. سلول‌های این ماهی‌ها سطح کمتری از مولکول‌هایی به نام سیتوکین تولید می‌کنند که باعث التهاب می‌شوند و همچنین مقدار کمتری از گونه‌های فعال اکسیژن دارند. گونه‌های فعال اکسیژن موادی هستند که طی متابولیسم بدن تولید می‌شوند و می‌توانند به بافت‌ها آسیب بزنند و سطح آن‌ها معمولاً در افراد مبتلا به چاقی یا دیابت بالا است.

کریشنان در حال بررسی این موضوع است تا بفهمد چگونه ماهی‌های غار تغذیه‌شده سالم می‌مانند. در همین حال، رونر علاقه‌مند است بفهمد چگونه ماهی‌های غار نه تنها پرخوری بلکه دوره‌های طولانی گرسنگی را نیز تحمل می‌کنند.

بدون هدررفت

پژوهشگران هنوز امیدوارند بفهمند چرا تترای مکزیکی به فرم غاری تکامل یافته است، در حالی که بسیاری از ماهی‌های رودخانه‌ای مکزیک که به طور منظم وارد غارها می‌شوند، این سرنوشت را پیدا نکرده‌اند. در سراسر جهان، بیش از ۲۰۰ گونه ماهی غار وجود دارد، اما گونه‌هایی که همچنان جمعیت‌هایی روی سطح دارند بسیار نادرند. ریدل می‌گوید: «احتمالاً ویژگی خاصی در ساختار ژنتیکی تتراها وجود دارد که باعث می‌شود آن‌ها راحت‌تر سازگار شوند.»

علت تکامل تتراها به فرم غاری هنوز ناشناخته است و ممکن است به ویژگی خاص ژنتیکی آن‌ها مرتبط باشد

اگرچه ماهی‌های غار اکنون حیوانات آزمایشگاهی شناخته‌شده و قابل خریداری هستند، حفظ آن‌ها در محیط طبیعی اهمیت دارد. رونر می‌گوید: «صدها میلیون ماهی سطحی وجود دارد، اما جمعیت‌های ماهی غار کوچک‌تر و آسیب‌پذیرتر هستند، در برابر فشارهایی مانند آلودگی و برداشت آب از غارها در زمان خشکسالی.»

دیوید پرز گرا، یکی از دانشجویان ریدل، اکنون در کمیته‌ای برای حمایت از حفاظت ماهی‌های غار فعالیت دارد. خود پژوهشگران هم در زمینه‌ی گرفتن ماهی‌ها از محیط طبیعی به‌منظور مطالعات خود به طور فزاینده‌ای محتاط عمل می‌کنند. ریدل می‌گوید: «بافت‌های ماهی‌هایی که در آخرین سفر میدانی آزمایشگاه ما جمع‌آوری شدند، در ۹ آزمایشگاه مختلف استفاده شدند. ما هیچ چیزی را هدر ندادیم.»

🔹"آخرین خبر" در روبیکا
🔹"آخرین خبر" در ایتا
🔹"آخرین خبر" در بله