طورت الجرابيات والثدييات الأخرى رحلاتها بشكل منفصل عدة مرات ، وأخيراً نتعلم كيف

صوّب من أجل القمر. حتى لو فاتتك ، ستهبط على الشجرة التالية. يبدو أن العديد من مجموعات الثدييات قد أخذت هذه النصيحة التطورية على محمل الجد. وفقًا لورقتنا المنشورة حديثًا في Science Advances ، ربما استخدمت الحيوانات غير ذات الصلة نفس المخططات لبناء “أجنحتها”.

في حين أن الطيور هي أبطال السماء بلا منازع ، بعد أن أتقنت الطيران خلال العصر الجوراسي ، فإن الثدييات تطورت بالفعل في الطيران أكثر من الطيور. في الواقع ، ما يصل إلى سبع مجموعات مختلفة من الثدييات التي تعيش اليوم انتقلت إلى الهواء بشكل مستقل عن بعضها البعض.

حدثت هذه التجارب التطورية في الحيوانات المنتشرة في جميع أنحاء شجرة عائلة الثدييات – بما في ذلك السناجب الطائرة والبوسوم الجرابي والكولوغو (ابن عم الرئيسيات). لكن لديهم جميعًا شيء مشترك. إنها بنية جلدية خاصة بين أطرافهم تسمى باتاجيوم ، أو غشاء الطيران.

تشير حقيقة نشوء هذه الهياكل المماثلة مرات عديدة (عملية تسمى التطور المتقارب) إلى أن الأسس الجينية للباتاجيا قد تسبق الطيران. في الواقع ، يمكن أن تتقاسمها جميع الثدييات ، حتى أولئك الذين يعيشون على الأرض.

إذا كان هذا صحيحًا ، فإن دراسة باتاجيا يمكن أن تساعدنا على فهم أفضل للتكيف المذهل للثدييات. قد نكتشف أيضًا جوانب غير معروفة سابقًا في علم الوراثة البشرية.

غشاء بسيط مخادع

على الرغم من كونها بنية جلدية تبدو بسيطة ، إلا أن الباتاجيا تحتوي على العديد من الأنسجة ، بما في ذلك الشعر ومجموعة غنية من الخلايا العصبية الحساسة للمس والأنسجة الضامة وحتى الصفائح الرقيقة من العضلات. ولكن في المراحل الأولى من التكوين ، تهيمن على هذه الأغشية طبقتان رئيسيتان من الجلد: الأدمة الداخلية والبشرة الخارجية.

في البداية ، بالكاد تختلف عن الجلد المجاور. ولكن في مرحلة ما ، يبدأ الجلد على جوانب الحيوان في التغير بسرعة أو التمايز. تخضع الأدمة لعملية تسمى التكثيف ، حيث تتجمع الخلايا وتصبح الأنسجة كثيفة للغاية. في هذه الأثناء ، تزداد سماكة البشرة في عملية تسمى تضخم.

يحدث هذا التمايز في بعض الثدييات عندما لا يزالون جنينًا في الرحم. بشكل لا يصدق ، في الأنواع الرئيسية لدينا – طائرة شراعية السكر الجرابي (بيتوروس بريفيسبس) – تبدأ هذه العملية بعد الولادة وهم في جراب الأم. هذا يوفر لنا نافذة رائعة لتشكيل الباتاجيوم.

بدءًا من طائرة شراعية السكر ، قمنا بفحص سلوكيات الآلاف من الجينات النشطة خلال التطور المبكر للباتاجيوم ، لمحاولة اكتشاف كيفية بدء هذه السلسلة من الأحداث.

اقرأ المزيد: اكتشاف نادر: وجدنا أن طائرة شراعية السكر هي في الواقع ثلاثة أنواع ، لكن أحدها يختفي بسرعة

من الطائرات الشراعية إلى الخفافيش

اكتشفنا أن مستويات الجين المسمى Wnt5a ترتبط ارتباطًا وثيقًا ببدء تلك التغيرات الجلدية المبكرة – التكثيف وتضخم التنسج. من خلال سلسلة من التجارب التي تضمنت أنسجة الجلد المستنبتة وفئران المختبرات المعدلة وراثيًا ، أظهرنا أن إضافة Wnt5a الإضافي كان كل ما يتطلبه الأمر لدفع كل من هذه السمات المميزة لتشكيل الباتاجيوم.

ومن المثير للاهتمام ، عندما قمنا بتوسيع عملنا ليشمل الخفافيش ، وجدنا أنماطًا متشابهة للغاية من نشاط Wnt5a في باتاجياها الجانبية النامية لتلك الموجودة في طائرات شراعية السكر. كان هذا مفاجئًا ، لأن الخفافيش (الثدييات المشيمية) شاركت في آخر سلف مشترك مع طائرة شراعية السكر الجرابي منذ حوالي 160 مليون سنة.

ولعل الأمر الأكثر أهمية هو أننا وجدنا نمطًا متطابقًا تقريبًا في الأذن الخارجية (أو صيوان) فئران التجارب. الصيوان سمة عالمية تقريبًا بين الثدييات ، بما في ذلك أنواع لا حصر لها ليس لها أصل طائر.

مجموعة أدوات جزيئية

تشير هذه النتائج معًا إلى شيء عميق. من المحتمل أن يكون دور Wnt5a في إدخال تغييرات الجلد اللازمة للباتاجيوم قد تطور قبل وقت طويل من انتقال أول حيوان ثديي إلى الهواء.

في الأصل ، لم يكن للجين علاقة بالطيران ، بل ساهم بدلاً من ذلك في تطوير سمات تبدو غير مرتبطة. ولكن بسبب النسب المشتركة ، ورثت معظم الثدييات الحية اليوم هذا البرنامج الذي يحركه Wnt5a. عندما بدأت أنواع مثل الطائرات الشراعية والخفافيش رحلاتها المنفصلة في الهواء ، فعلوا ذلك باستخدام “مجموعة أدوات جزيئية” مشتركة.

ليس هذا فقط ، ولكن من المحتمل أن تكون مجموعة الأدوات نفسها موجودة في البشر وتعمل بطرق لم نفهمها تمامًا بعد.

هناك حدود محددة لعملنا الأخير. أولاً ، لم نصنع فأرًا طائرًا. قد يبدو هذا وكأنه مزحة ، لكنه يوضح أننا ما زلنا لا نفهم تمامًا كيف تصبح منطقة من الجلد الكثيف السميك غشاء طيران رقيقًا وواسعًا. لا بد أن تشارك العديد من الجينات ذات الأدوار غير المعروفة.

ثانيًا ، بينما أظهرنا علاقة السبب والنتيجة بين Wnt5a وتمايز الجلد الباتاجيوم ، لا نعرف بالضبط كيف يفعل Wnt5a ذلك. للمضي قدمًا ، نأمل في سد هذه الفجوات من خلال توسيع آفاق مقارناتنا عبر الأنواع وإجراء المزيد من الدراسات الجزيئية المتعمقة حول تكوين الباتاجيوم في طائرات شراعية السكر.

في الوقت الحالي ، تقدم دراستنا رؤية جديدة ومثيرة للطيران في الثدييات. قد لا نكون أقوى منشورات ، لكن المحاولة تكمن في حمضنا النووي.

اقرأ المزيد: تجعل الأعمدة الغامضة عبور الطريق أسهل للثدييات التي تحلق على ارتفاع عالٍ