روائع تطور الألوان
25 يناير 2021
المترجم: عدنان أحمد الحاجي
المقالة رقم 28 لسنة 2021
The surprises of colour evolution
25 January 2021
الطبيعة مليئة بالألوان. بالنسبة للزهور، يعد استعرض الألوان وسيلة أساسية لجذب الملقحات [من النحل وغيره]. تستخدم الحشرات قدرتها على رؤية الألوان «1» ليس فقط لتحديد مواقع الأزهار المناسبة لتتغذى عليها ولكن أيضًا لتجد أزواجًا لها. التفاعل التطوري بين الحشرات والنباتات أدى إلى توابع معقدة يمكن أن تكون لها مخرجات مفاجئة. كاسبر ڤان دير كووي Casper van der Kooi باحث في علم الأحياء بجامعة غرونينغن Groningen، يستخدم مقاربةً متعددة التخصصات لتحليل التفاعل بين الملقحات والزهور.
النحل والحشرات الأخرى تتنقل بين الأزهار لتتغذى على الرحيق وحبوب اللقاح. في مقابل هذه الأشياء الجيدة، فإنها تساعد على تكاثر هذه النباتات وذلك بتلقيح أزهارها. هذا هو المشهد البسيط والرومانسي إلى حد ما لعملية التلقيح. ومع ذلك، فإن الواقع مليئ بالخداع والحرب الكيميائية والاحتيال الميكانيكي الحيوي / بيوميكانيكي biomechanical «انطر 2». ”المزج بين الكيمياء والفيزياء والبيولوجيا التطورية أدى إلى توسيع رؤيتنا لعملية التلقيح“ كما يقول ڤان دير كوي.
التشريح
ڤان دير كوي هو المؤلف الأول لورقة مراجعة بشأن تطور ألوان الرؤية في الحشرات، والذي نُشرت في عدد يناير 2021 من مجلة المراجعة السنوية لعلم الحشرات «3»، والمراجعة الثانية عن ”سباق التسلح“ بين النباتات والملقحات، والتي نشرت في 25 يناير 2021 في مجلة Current Biology «انظر 4».
”بالنسبة للعديد من فصائل الحشرات، لا نعرف سوى القليل جدًا عن كيف ترى الألوان“ كما يقول ڤان دير كوي. الدراسات على النحل أُجريت بتفصيل كبير ولكن لا يُعرف الكثير عن رؤية الألوان في الحشرات الطائرة، على الرغم من أن العديد من فصائلها، كالسيرفيدية / الحشرات الحوامة «5»، هي من الملقحات «التي تقوم بتلقيح الأزهار، 6» المهمة جدًا. ”من الصعب دراسة هذه الحشرات والاحتفاظ بها في المختبر وتشريح أعينها معقد بشكل كبير“. ”علاوة على ذلك، بعض الأفكار القديمة بشأن رؤية الحشرات قد قُلبت رأسًا على عقب في الآونة الأخيرة.“
فراشة
الصبغيات
قام ڤان دير كوي وزملاؤه بجدولة أي الأطوال الموجية يمكن رؤيتها من قبل أنواع species الحشرات المختلفة. في الأساس، رؤية الألوان من قبل الحشرات تحدث عند أطوال موجية تتراوح بين 300 و700 نانومتر [للمترجم: الطيف المرئي للبشر 380 - 740 نانومتر]. معظم المستقبلات الضوئية في عيون الحشرات تكشف الضوء فوق البنفسجي والأزرق والأخضر ولكن هناك تباين كبير بينها. طورت الحشرات رؤية الألوان قبل ظهور الأزهار الأولى. يبدو أن صبغيات الأزهار قد ضُبطت بحيث تكون مرئية للملقحات. لكن بالطبع، تطورت الحشرات فيما بعد تطورًا مشتركًا / مرافقًا «انظر المعنى في 7».
بالإضافة إلى اللون، تستخدم النباتات الرائحة لجذب الحشرات إلى الغذاء الذي تقدمه لها. نظرًا لأن إنتاج الرحيق وحبوب اللقاح مكلف، تحتاج النباتات إلى حماية نفسها من السراق، التي تأخذ هذا الغذاء ولا تقوم بتلقيح الأزهار في المقابل. هذا هو موضوع ورقة المراجعة الثانية. ”تُظهر هذه الورقة تباينًا كبيرًا في العلاقة بين النباتات والملقحات، من التبادلية الحقيقية إلى إساءة الاستخدام الصريحة.“ بعض النباتات لا تقدم أي غذاء على الإطلاق. ”البعض الآخر منها لديه حبوب لقاح أو رحيق سام لمعظم أنواع species النحل. يمكن لأنواع species معينة منه فقط هضم هذا الغذاء“.
الميكانيكا الحيوية «2»
الملقحات أيضا لها أجندتها الخاصة. ”نبات معين يُلقح بواسطة العث في أوائل الربيع. تضع العثة أيضًا بيضها على النبات، وكذلك تضعه في وقت لاحق من العام، يأكل اليسروع «يرقات هذه الحشرات، 8» أجزاءً منه. حول ذلك الوقت، الملقحات الرئيسية لهذا النبات هي الحشرات الطائرة، وهذا أحد الأمثلة على العلاقة المعقدة بين النباتات والملقحات «6».“ قد يكون هناك اختلافات موسمية، لكن العلاقة يمكن أن تكون مختلفة أيضًا في مواقع مختلفة - هناك تباين في الزمان والمكان ومن خلال التفاعلات البيولوجية المختلفة" كما يقول ڤان دير كوي.
تركز ورقة المراجعة على جوانب مختلفة من العلاقة المعقدة مستخدمةً مشاهد من البيولوجيا الكيميائية «مثل المحتوى الغذائي للرحيق أو حبوب اللقاح»، والميكانيكا الحيوية «على سبيل المثال، الحواجز التي تستخدمها الأزهار لطرد الحشرات غير المرغوب فيها أو كوسيلة لتضمن أن حبوب اللقاح قد نشرتها عليها هذه الحشرات» والبيولوجيا الحسية «مثل الطرق التي تكتشف الحشرات بها الأزهار وتتعرف عليها».
ڤان دير كووي من جامعة غورنينغن
الاهتزاز
بعض النباتات، على سبيل المثال العديد من الأنواع من فصيلة البطاطس، قد طورت طريقة ”عملية التلقيح الطنان“، حيث تكون حبوب اللقاح مخزنة في درنات «درنة tube» وتحتاج الحشرات إلى القيام بالاهتزاز على الأزهار لنشر حبوب اللقاح هذه. ”لا يمكن لنحل العسل والحشرات الطائرة والفراشات الوصول إلى حبوب اللقحات الموجودة في الدرنات، لكن نحل آخر كالنحل الطنان يمكنه هز حبوب اللقاح حتي تنتشرها باستخدام عضلاتها القوية في الطيران.“ إن يبوسة الدرنات، ولزوجة حبوب اللقاح، وتردد اهتزاز النحل الطنان، كلها تلعب دورًا مهمًا في هذه العملية.
نحلة طنانة، المصدر: جامعة غرونينغن
التطور الأخير في هذا المجال هو الإدراك بأن النباتات مختلفة في مواقع جغرافية مختلفة. "زهرة الذرة في هولندا ليست بالضرورة كزهزة الذرة في إيطاليا. على سبيل المثال، قد يكون التركيب الكيميائي لحبوب اللقاح أو الرحيق مختلفًا، مما يؤثر على تفاعلها مع الحشرات.
مآوي الحشرات
هذا له تداعيات خطيرة على محاولات زيادة أعداد الحشرات من خلال إستحداث مآوي للحشرات، كما يوضح ڤان دير كوي: "في بعض الأحيان، خليط البذور لشرائط الإزهار ليست من مصدر محلي ولكن من بلدان أخرى. في هذه الحالة، قد لا تكون هناك ملاءمة مع الحشرات المحلية، مما قد يؤدي إلى الإضرار بأعداد الحشرات. ولذلك، من الأفضل إنشاء مآوي حشرات باستخدام البذور المحلية.
فيديو
تؤكد كل من ورقتي المراجعة على مدى العلاقة المعقدة بين النباتات والملقحات. فلماذا تهتم النباتات؟ لماذا لا تستخدم كلها نشر حبوب اللقاح عن طريق الرياح؟ يقول ڤان دير كوي: ”هذه أسئلة جيدة“. ”كفاءة عملية التلقيح بالرياح منخفضة ولكن هذا ينطبق أيضًا على التلقيح الحيواني «الحشرات». ومع ذلك، ما يقرب من 90 في المائة من أنواع النباتات تستخدم الطريقة الأخيرة «التلقيح عن طريق الحشرات»، لذلك تنجح عملية التلقيح بشكل كبير.“ ولكن حتى هذه الطريقة معقدة: ”تستخدم الحشائش / الأعشاب التلقيح عن طريق الرياح، وفي بعض النواحي، فهي مجموعات ناجحة في حياتها أيضًا. ككل شيء تقريبًا في البيلوجيا، فإن الإجابة غالبًا ما تكون“ الأمر يعتمد على... ".
