“يتعلّم دون دماغ”.. لغز وحيد الخلية الذي سبق الإنسان بمليار سنة

عرضت حديقة للحيوانات في باريس، عام 2019، مخلوقا جديدا غامضا تمت تسميته “بلوب”، تيمنا بفيلم رعب عرض سنة 1958 عن كائن غريب يلتهم البشر لينمو بشكل أكبر.

ويقول الباحثون إن هذا الجسم الأصفر هو مخلوق وحيد الخلية يشبه الفطريات، ولكنه يؤدي حركات مثل الحيوان، ويتحرك بلا أرجل أو أجنحة، ويمكن أن يجدد نفسه في دقيقتين بعد انقسامه إلى نصفين.

ويتميز الكائن الحي هذا، بأنه يفتقر إلى الفم والمعدة والعيون ولكنه يستطيع العثور على الطعام وهضمه.
وقال مدير متحف باريس للتاريخ الطبيعي ( الذي تنتمي إليه حديقة الحيوان)، برونو ديفيد: “بلوب هو كائن حي ينتمي إلى أحد أسرار الطبيعة. إنه مفاجأة لنا لأنه لا يوجد لديه دماغ، ولكنه قادر على التعلم (…) وإذا قمت بدمج اثنين منه، فإن الكائن المتعلم سينقل معرفته إلى الآخر”.

الوحل العفن.. أكبر الخلايا الوحيدة على ظهر الكوكب

ليست له عينان ولا فم ولا أطراف، ومع ذلك يستطيع الشم والهضم وله قدرة عجيبة على التحرك. وليس له جهاز عصبي ولا دماغ أيضا، لكنه قادر على حل المشاكل المعقدة، بل ووضع الإستراتيجيات أيضا، اسمه العلمي “فايزاروم بولي سيفاروم”، أو الوحل ذو الرؤوس المتعددة، ويقوم بدراسته علماء وباحثون كثر حول العالم. وهو حقل جديد من البحث لا تنطوي فيه كلمة ذكاء على ضرورة وجود دماغ.

ظهرت أولى الكائنات الحية وحيدة الخلية في بدايات الحياة على كوكب الأرض، قبل مليار سنة من ظهور الإنسان العاقل، وقبل خمسمائة مليون سنة من ظهور النباتات، ومن بينها تلك الكائنات الحية البلوب الذي كان يصنف ضمن الفطريات في بداية الأمر، وكان يسمى “الوحل العفن”، ومع أنه يشترك مع الفطر في حبه للأماكن المظلمة الرطبة، فإنه يتميز بقدرته على الحركة.

يتحرك البلوب بسرعة سنتمتر واحد في الساعة، ولكن عند حاجته للطعام، تزداد سرعته إلى أربعة سنتمترات في الساعة، وهو كائن شرهٌ جدا، يتغذى على الخمائر والبكتيريا والفطريات، ولكن المذهل حقا أنه عبارة عن خلية واحدة، يمكن أن يتضاعف قطرها إلى عدة أمتار، مما يجعلها واحدة من أندر الخلايا التي يمكن رؤيتها بالعين المجردة.

سلاسل البروتينات والسكر.. عبقرية اختيار الغذاء

تدرس “أودري أودري”، وهي واحدة من أبرز العلماء المختصين في البلوب، وباحثة في المركز الوطني الفرنسي للأبحاث في تولوز، وأستاذة في علم السلوك، وهو فرع من الأحياء يدرس سلوك الحيوانات. وقد بدأت حياتها بدراسة سلوك التغذية عند النمل، وهناك صادفت أمرا غريبا. تقول “أودري”: رأيت البلوب لأول مرة في أستراليا، وقد وضعنا عينات منه في خزانة لدراسة سلوكه الغذائي ونسيناها، وفي اليوم التالي فوجئنا أن البلوب تحرك من مكانه ليغطي قعر الخزانة بالكامل.. لقد انطلق للبحث عن الطعام كالوحش، فهو يتصرف بعبقرية في الحصول على الغذاء.

قام العلماء بإطعام هذه الكائنات في البداية رقائق الشوفان، ومع الوقت طوروا 35 وجبة تحتوي على سلاسل مختلفة من البروتينات والسكر، وبهذه التقنيات استطاعت “أودري” تحديد الغذاء الأمثل للبلوب، وقامت بمراقبة البلوب المفرط في البطء بواسطة كاميرات الاختزال الزمني، بحيث تكون الصور على فترات زمنية تمتد ليوم أو يومين أو حتى ثلاثة تتيح دراسة الآليات التي يتحرك بها البلوب للحصول على الغذاء.

ومما زاد شدة دهشة المراقبين أن البلوب كان يستطلع الوجبات المتوفرة بشكل عام، ثم يتوجه إلى أفضلها من حيث القيمة الغذائية التي تساعد على نموه، وأما الأمر المدهش الآخر فهو أنه إذا لم يجد القيمة الغذائية الأعلى في وجبة واحدة فإنه يعمد إلى خلط وجبتين، إحداهما بكمية أعلى من السكر، والأخرى بالكمية الأعلى من البروتين.

ففي الكائنات الأعلى مثل الإنسان والحيوان يُترَك الاختيار بين الأنواع المختلفة من الغذاء إلى التنسيق بين الدماغ والمعدة، أما البلوب الذي لا يملك دماغا ولا معدة فهو قادر على أن يحسن استغلال ما يستهلك من العناصر لنموه. وحين تسوء الظروف ويختفي الطعام يتصلب البلوب ويجف ويصبح خاملا، ويبقى كذلك حتى عامين، ويجري إيقاظه برش الماء، لينهض مجددا إلى مغامرات مثيرة جديدة.

جائزة نوبل للجهلاء.. أبحاث سيد البلوب في جامعة هوكايدو

لم تكن “أودري” الشخص الأول الذي درس هذا الكائن الاستثنائي، فقد سبقها البروفيسور الياباني “توشويوكي ناكاغاكي” من جامعة هوكايدو، الذي يسمى في المجتمع العلمي سيد البلوب، وهو أول من اكتشف القدرة الاستثنائية للبلوب على الحركة، إذ “الخلية هي العامل المشترك بين جميع الكائنات الحية، وهي إذن أصل الحياة”.

لا يشبه البلوب أي خلية أخرى، وبفضل حجمها الكبير، يمكن إجراء تجارب عدة عليها، فقد طوَّر ناكاغاكي ومساعدوه متاهة يكون البلوب على مدخلها، وعند المخرج يكون الغذاء، حيث يستغل البلوب شبكته الواسعة والمعقدة من الأوردة في إيجاد أنسب الطرق وأقصرها للحصول على الطعام.

وفي تجربة أخرى يوضع البلوب على كامل مساحة المتاهة، ويوضع الطعام على المدخل والمخرج، ثم يقومون بمراقبة البلوب وهو يربط بشكل مدهش بين مصدري الطعام، بواسطة وريد واحد يمتد في أقصر طرق المتاهة، بعد استبعاد كافة الطرق الأخرى غير المناسبة.

وقد نشر البروفيسور مشاهداته من خلال مقال في مجلة “نيتشر” (Nature) المرموقة، وحظي بأصداء واسعة، ونال على إثرها جائزة “نوبل للجهلاء”، وهي جائزة تمنح للأبحاث العلمية الجادة حول المواضيع الأكثر غرابة، تجعلكم تضحكون أولا، ثم تفكرون.

بعد ذلك، واصل ناكاغاكي أبحاثه على البلوب، وهذه المرة لمقارنة شبكات الأوردة التي يصنعها البلوب مع شبكة السكك الحديدية اليابانية، وهي الشبكة التي تجمِع الأوساط العالمية على كفاءتها، وفي التجربة استبدلت البلدات الرئيسية على خارطة السكك برقائق الشوفان، ووضع البلوب مكان العاصمة.

يقوم البلوب بنشر شبكة أوردته بين مصادر الغذاء على الخارطة، ثم يختزل الشبكة ويقلص الأوردة إلى الممرات الضرورية بين نقاط الغذاء الرئيسية، وفي النهاية نستطيع أن نرى شبكة من الأوردة الرئيسية تتطابق بشكل تام مع شبكة السكك الحديدية اليابانية، وتتمتع بذات الكفاءة والانسيابية.

آثار المخاط.. أسوار الحدود وحبال الذاكرة

يعود بنا الفيلم إلى أستراليا، فقد كشفت “أودري” وفريقها عن أسرار الآليات التي يتبعها البلوب في التحرك والانتقال، فحين يتحرك البلوب فهو لا يبقى في المكان ذاته مرتين، فهل يترك أثرا كيميائيا يذكره بالبيئة المحيطة؟ إنه يترك أثرا مخاطيا منفرا يمنعه من العودة إلى المكان مرة أخرى.

وقد أجريت تجربة الحاجز على شكل حرف (U)، حيث وضع الطعام خلف الحاجز، وعندما تحرك البلوب باتجاه الرائحة اصطدم بالحاجز، ولدى إدراكه أنه محاط بالحاجز من ثلاث جهات، عمد إلى حركة التفافية بخروجه من الجهة المفتوحة الباقية، ثم واصل سيره الحثيث إلى أن حصل على الطعام.

في التجربة التالية قام الفريق بتغطية المكان بالمخاط لإيهام البلوب أنه قام باستكشاف المكان مسبقا، وقد أصيبوا بالدهشة لكون البلوب لم يستطع التحرك ولا إيجاد الطعام، مما يعني أن مخاطه يشكل مادة طاردة، وذاكرة خارجية، تمنعه من العودة إلى مكان واحد مرتين.

هذا الكائن الذي يختار أسهل الطرق للحصول على الطعام، ويبني شبكة فعالة، ويميز بين القيمة الغذائية للأطعمة ويمزج الأمثل منها، وله ذاكرة مكانية خارقة، هل يمتلك ذكاء؟

أساليب التكيف وحل المشاكل.. ذكاء الكائنات الحية

منذ قرون خلت، سادت فكرة أن الذكاء يمتلكه الإنسان فقط، فهو المخلوق الوحيد الذي يملك الفكر والمنطق والمقارنة والموازنة، ولم تجر بحوث على ذكاء الكائنات الأخرى إلا في القرن العشرين، حيث اكتشفوا قدرات الحيوان الإدراكية كالتواصل والذاكرة واتخاذ القرارات، وما زال الذكاء مرتبطا بتلك الكائنات المعقدة التي تمتلك جهازا عصبيا ودماغا.

لكن دراسة العمليات الإدراكية في الكائنات الأولية تصاعدت في الآونة الأخيرة، حيث يروج الباحثون في هذا المجال فكرة الذكاء بلا دماغ، ولهذه الغاية تم إنشاء المختبر الدولي لعلم الأعصاب النباتي في فلورنسا.

يقول عالم الأحياء بجامعة فلورنسا “ستيفانو مانكوزو”: يعتمد ذكاء النباتات على تعريفنا لكلمة الذكاء، فالذكاء من وجهة نظري هو القدرة على حل المشاكل. أما عالم الأحياء الخلوية في جامعة بون “فرانتيسيك بالوسكا”، فيقول: نظرا لارتباط الذكاء حصرا بالإنسان فمن الصعب الحديث عن ذكاء الكائنات الأخرى، لكنه ببساطة هو قدرة هذه الكائنات على البقاء في بيئات صعبة.

تجربة التعود.. دروس تعليمية في حياة البلوب وأصدقائه

التجربة القادمة اسمها “تجربة التعوُّد”، وتعتمد على تعويد البلوب على مادة لا يحبها وهي الملح، ففي الظروف العادية يصل البلوب هدفه على بعد بضعة سنتمترات خلال ساعتين، وبعد تغطية الممر بالملح استغرق عشر ساعات للتقدم مسافة سنتمتر واحد، ولكن بعد تعويده على السير في نفس الممر المالح استغرق ثماني ساعات لعبور المسافة كاملة في اليوم التالي، وبعد خمسة أيام استطاع البلوب تجاوز معضلة الملح تماما.

وهنا أثبتت “أودري” خلال 4000 تجربة قدرة البلوب على التعلم، وكان لهذا الأمر ضجة في الأوساط العلمية، ثم كان التحدي الآخر حول قدرة البلوب على نقل تجربته في التعلم إلى بلوب آخر، فمن المعلوم أن البلوب قادر على الاندماج، وهو وحيد الخلية، ولكنه متعدد النّوى، وبالضرورة متعدد الأحماض الوراثية، فإذا قمت بقطعه، فأنت في الحقيقة تقوم بتجزيء المادة الوراثية والنوى، وإذا وضعت القطع في منطقة فستسعى للاندماج ثانية.

وللتعرف على إمكانية نقل المعلومات قامت “أودري” بوضع آلاف قطع البلوب في بيئة معينة، بعضها كان قد تعلم تجربة الملح، وبعضها الآخر ما زال ساذجا، وعندما أتاحت للبلوبات المتعلمة أن تندمج مع الساذجة لمدة ثلاث ساعات، اكتشفت أن البلوبات الساذجة أصبحت تحب الملح، وهذا يدل على عبقرية هذا الكائن.

وقد كان البحث القادم عن مكان الذاكرة، حيث تبين أنه يكمن في شبكة الأوردة، ولذا قامت “أودري” بحقن الملح مباشرة في أوردة بلوب ساذج، وتبين أنه يتعلم بسرعة، أي أننا ركّبنا ذاكرة في البلوب. وقد اكتشفت كذلك أن البلوبات لا تتمتع بنفس القدر من التعلم، بل تتفاوت حسب البيئة التي جاءت منها، فالبلوب الياباني هو الأسرع، أما الأسترالي فهو أبطأ حركة وأكثر حذرا، وأما الأمريكي فهو الأكثر جشعا.

علم السلوك المجهري.. تجنيد البلوب في حرب الإنسان ضد السرطان

في بريمن الألمانية يحاول البروفيسور “دوبراينر” فك أسرار آليات البلوب في الحركة ومحاكاتها، وهو يدرس كيفية تولّد الأوردة ونموها في أصغر البلوبات الممكنة، في ما يعرف بعلم السلوك المجهري، فمن خلال المجهر الإلكتروني يكشف البلوب عن خفايا وظائفه الداخلية، ومن خلال تدفق مادة البروتوبلازم جيئة وذهابا في الوريد يتحرك هذا الكائن، وتتيح له مرونة النسيج أشكالا أكثر تنوعا.

يمكن الحصول على أصغر قطع البلوب من خلال تكسيرها بجهاز الطرد المركزي، بحيث لا يتعدى قطر أحدها 200 ميكرون، وفي هذه المرحلة لا تكون القطعة قد بدأت بتشكيل شبكتها الوريدية، وتجري مراقبتها بشكل حثيث تحت المجهر وهي تبدأ أولى خطوات التواصل بينها وتشكيل القنوات والأوردة.

يقوم فريق دوبراينر بتصميم نموذج رياضي لوصف سلوك نمو البلوب، وقد يساعد هذا النموذج الأطباء في فهم مرض السرطان، حيث لاحظ الفريق أن الأورام من أجل أن تأكل وتنمو فهي بحاجة إلى إنشاء مثل هذه الشبكة من الأوعية، وبهذا يمكن لهذا الكائن العبقري الذي لا دماغ له أن يساهم في إيجاد حلول جذرية لمشاكل تواجهها البشرية منذ زمن.

وفي تطبيق آخر يمكن أن يكون للبلوب إسهامات في تنظيف البيئة، حيث يلتهم الكثير من أنواع البكتيريا والعناصر الضارة، كما أن له إسهامات في تصنيع المضادات الحيوية ومضادات الفطريات. وبكل بساطة يمكن أن نقول إن البلوب كائن فريد من نوعه في مجالات متعددة كالفيزياء الحيوية والبيئة والطب.

فك شيفرة الخلايا.. ألغاز فن دراسة الذكاء البدائي

في أحد معاقل دراسة الذكاء البدائي في بوسطن يحاول الباحثون حمل البلوب على الكلام، حيث يحاول “مايكل ليفن”، عالِم الأحياء والخبير في تقنيات البرمجة في جامعة تافتس أن يقوم بفك شيفرة لغة الخلايا، وذلك من خلال دراسة ديدان بدائية تسمى “المستورقات”. والمدهش في هذه المستورقات ذات الأدمغة البدائية أنها تعيد بناء المفقود من جسمها إذا جرى تقطيعها، أي أن ذاكرتها موجودة في كامل جسدها.

وبعد تجارب عدة اكتشف “ليفن” وفريقه أن المعلومات الوراثية مخزنة في سيال كهربائي يشبه الذاكرة الإلكترونية، بحيث أن الكهرباء إذا قطعت عن هذا السيال لمدة يومين، فيمكن أن تنتج كائنا جديدا برأسين مثلا، وقد فتحت هذه النتائج آفاقا غير محدودة لتطبيقات مذهلة في إعادة بناء الأعضاء والوظائف المفقودة، وكذلك في ترشيد سلوك الخلايا السرطانية وإعادتها إلى السلوك التعاوني البنّاء.

وسيتمكن البلوب من الإجابة على السؤال المحوري: ما الذي يحدد وظيفة الخلية؟ حيث يستكمل “ليفن” أبحاث “أودري” على البلوب، وكيف يجري تشفير المعلومات وتخزينها ونقلها إلى الأجزاء الأخرى، وذلك من أجل إمكانية التواصل معها أو التأثير في سلوكها يوما ما.

نبضات البلوب الكهربائية.. تسخير التطور في المنافع البشرية

في مختبره الغامض للحوسبة غير التقليدية في بريستول، يرى “أندرو أداماتسكي” في البلوب فرصة لتطوير منهجيات جديدة في علم الحاسوب، فقد قام بزراعة البلوب على أقطاب كهربائية، ثم قام بقياس فرق الجهد المحتمل بين الأقطاب المتجاورة، وقام بتشفير هذه الفروق على شكل أصوات، بحيث يجري تفريغ 9 أيام من التسجيل على شكل 5 دقائق صوتية، وكانت النتيجة سيمفونية مذهلة.

إنها مقطوعة موسيقية تعكس مراحل حياة البلوب؛ التلقيح والتكاثر، ثم النمو والمراهقة، وتأتي بعدها مرحلة النضج، ثم الشيخوخة عندما تقل نسبة الرطوبة، وتتباطأ تبعا لذلك منحنيات الجهد إلى أن تموت. ويعكف “أداماتسكي” على تطوير تطبيقات جديدة باستخدام نبضات البلوب الكهربائية، فالتكيف يمكن أن ننتج منه أجساما صلبة وبروتوكولات للروبوتات الدقيقة.

وفي تجربة، تمكن “أداماتسكي” من تحريك روبوت صغير بواسطة نبضات البلوب، بل وتغيير اتجاهه بواسطة تسليط الليزر على أماكن في البلوب.

في النهاية فإن هذه الأبحاث الأولية على البلوب ليست هدفا بحد ذاتها بقدر ما هي استكشاف لقدرات الطبيعة المذهلة من حولنا، على أمل استخدامها في تطبيقات نافعة للبشرية مستقبلا، وصولا إلى إرسال البلوب للفضاء لدراسة أكثر تعمقا.

المصدر: الجزيرة الوثائقية