تسكن أسماك الكهوف الصغيرة ، عديمة اللون ، والمكفوفة ، مياه الجوفية في جميع أنحاء شرق الولايات المتحدة. في دراسة جديدة ، يكشف باحثو Yale عن رؤى حول كيفية تطور هؤلاء سكان الكهف المميز – ويوفرون طريقة فريدة لتواعد النظم الإيكولوجية تحت الأرض التي يقيمون فيها.
في تحليل للجينومات لجميع الأنواع المعروفة من الحول ، وجد الباحثون أن الأنواع المختلفة استعمرت أنظمة الكهوف بشكل مستقل عن بعضها البعض وتطورت بشكل منفصل سمات مماثلة – مثل فقدان العيون والصباغ – لأنها تتكيف مع بيئات الكهف المظلمة.
يتم نشر نتائجهم في المجلة البيولوجيا الجزيئية والتطور.
من خلال دراسة الطفرات الوراثية التي تسببت في تنهار عيون الأسماك ، طور الباحثون نوعًا من الساعة الطفرة التي سمحت لهم بالتقدير عندما بدأ كل نوع يفقد عيونهم. وجدوا أن الجينات المرتبطة بالرؤية لأقدم أنواع أسماك الكهف ، كهف أوزارك (Troglichthys Rosae) ، بدأت تتحلل منذ 11 مليون عام.
وقال الباحثون إن هذه التقنية توفر الحد الأدنى من عمر الكهوف التي تستعمرها الأسماك لأن الكهف يجب أن تسكن مياه الجوفية عندما بدأت بصرهم في التحلل.
وقال تشيس براونشتاين ، وهو طالب في كلية ييل للفنون والعلوم ، في قسم البيئة والعلوم البيئي ، “إن النظم الإيكولوجية تحت الأرض القديمة في أمريكا الشمالية الشرقية ، تشهد تحديًا كبيرًا حتى الآن باستخدام تقنيات تاريخ الكهوف الجيولوجية التقليدية ، والتي لا تتجاوز الحد الأعلى لحوالي 3 إلى 5 ملايين عام”. “إن تحديد أعمار سلالات الأسماك المكيفة من الكهف يتيح لنا استنتاج الحد الأدنى لسن الكهوف التي يسكنها لأن الأسماك لم تكن قد بدأت في فقدان أعينهم أثناء العيش في وضح النهار. في هذه الحالة نقدر الحد الأدنى من عمر بعض الكهوف التي تزيد عن 11 مليون عام.”
Maxime Policarpo من معهد ماكس بلانك للذكاء البيولوجي وجامعة بازل هي المؤلف المشارك.
بالنسبة للدراسة ، أعاد الباحثون بناء شجرة تطورية معايرة للوقت من أجل amblyopsids ، والتي تنتمي إلى ترتيب قديم فقير من الأسماك العذبة المسمى percopsiformes، باستخدام السجل الأحفوري وكذلك البيانات الجينومية والمسح عالي الدقة لجميع حلقات المعيشة.
جميع أنواع أسماك الكهوف لها تشريحات مماثلة ، بما في ذلك الأجسام المطولة والجماجم المسطحة ، وقد فقدت زعانفها في الحوض أو انخفاضها بشدة. أسماك الغربان (Chologaster Cornuta) ، أخت لسلالة الكهف التي تسكن مياه السطح الغامضة ، لديها أيضًا جمجمة مسطحة وجسم ممدود ولا زعنفة الحوض. بينما تحافظ على البصر والصباغ ، هناك تليين من العظام حول عينيها ، والتي تختفي في أسماك الكهوف. هذا يشير إلى أن أسماك الكهوف تطورت من سلف مشترك كان مجهزًا بالفعل لبيئات الإضاءة المنخفضة.
لفهم عندما بدأ سمك الكهف في ملء الكهوف-شيء من المستحيل تمييزه من فروع شجرة تطورية-درس الباحثون جينومات الأسماك ، ودرس 88 جينات مرتبطة بالهدف للطفرات. وكشف التحليل أن سلالات الكهف المختلفة لديها مجموعات مختلفة تمامًا من الطفرات الوراثية التي تنطوي عليها فقدان الرؤية. وقالوا إن هذا يشير إلى أن الأنواع المنفصلة استعمرت الكهوف وتكييفها مع تلك النظم الإيكولوجية الجوفية بشكل مستقل عن بعضها البعض.
اقرأ أيضًا...
من هناك ، طور الباحثون طريقة لحساب عدد الأجيال التي مرت منذ أن بدأت أنواع أسماك الكهف في التكيف مع الحياة في الكهوف من خلال فقدان النسخ الوظيفية من الجينات المتعلقة بالرؤية.
يشير تحليلهم إلى أن تكيفات الكهف حدثت بين 2.25 و 11.3 مليون سنة في أوزارك كايف وما بين 342،000 إلى 1.70 مليون سنة (على الأقل) و 1.7 إلى 8.7 مليون سنة (بحد أقصى) لنسب الكهف الأخرى. وقال الباحثون إن النتائج تدعم الاستنتاج القائل بأن أربعة سلالات على الأقل من كهوف المستعمرة بشكل مستقل بعد تطورها من أسلاف المسكين على السطح.
وأشار الباحثون إلى أن الحد الأقصى للأعمار يتجاوز نطاقات طرق تاريخ الكهوف التقليدية ، والتي تشمل تحليل النظائر للنويدات الكونية التي يتم إنتاجها داخل الصخور والتربة بواسطة الأشعة الكونية.
وقال توماس بالقرب من النتائج ، إن النتائج تشير إلى آثار محتملة على صحة الإنسان ، قال أستاذ البيئة والبيولوجيا التطورية في كلية الآداب والعلوم في ييل ، وكاتب كبير في الدراسة.
وقال قرب ، وهو أيضًا منسق بونغهام لعلوم المحيطات في متحف ييل بيبودي: “هناك عدد من الطفرات التي نراها في جينومات أسماك الكهوف التي تؤدي إلى تنكس العيون تشبه الطفرات التي تسبب أمراض العين لدى البشر”. “هناك إمكانية للطب الترجمي الذي من خلاله دراسة هذا النظام الطبيعي في أسماك الكهوف ، يمكننا جمع رؤى في الآليات الجينية لأمراض العيون في البشر.”
المؤلفين الآخرون هم ريتشارد سي. هارينجتون من قسم الموارد الطبيعية في ساوث كارولينا ، وإيفا أ. هوفمان من المتحف الأمريكي للتاريخ الطبيعي ، ومايا ف. ستوكس من جامعة ولاية فلوريدا ، وديدييه كاسان من جامعة باريس سيتي.
المصدر :- Health & Medicine News — ScienceDaily
