هل لدى الحيوانات إحساس بالوقت؟ للإجابة على هذا السؤال، قام فريق من العلماء
بدراسة إيقاعات تغذية ذباب الفاكهة. وهذا ما اكتشفوه. تابع قراءة مقالنا ( كيف تعرف الحيوانات متى يحين وقت تناول الطعام؟)
كل منا لديه حيوانات أليفة يقوم بفحصها يوميًا. عندما يحين وقت تناول الطعام،
يحدقون بنا أو يحتجون أو يلفتون انتباهنا بطريقة ما ليجعلونا نفهم أن وقت
الغداء قد حان. يتغذى العديد من أعضاء المملكة الحيوانية في نفس الوقت
تقريبًا كل يوم، ولكن كيف تعرف الحيوانات متى يحين وقت تناول الطعام في أي
وقت؟ لماذا تأكل بعض الحيوانات أكثر أثناء النهار والبعض الآخر في الليل ؟
كيف تعرف الحيوانات متى يحين وقت تناول الطعام؟
إن تناول الطعام على فترات منتظمة أمر ضروري لجميع الكائنات الحية ، لأنه
يساعدها على التكيف مع بيئتها والبقاء في صحة جيدة. إن اتباع روتين تغذية
دقيق ليس أكثر من استجابة للعوامل البيئية، مثل الضوء ودرجة الحرارة وتوافر
الغذاء والتهديدات المحتملة من الحيوانات المفترسة. أحد العوامل الرئيسية
التي تحكم جداول تغذية الحيوانات هو إيقاع الساعة البيولوجية، وهي دورة
طبيعية تتكرر كل 24 ساعة وتنظم العديد من الوظائف البيولوجية. ولكن يبقى
السؤال: كيف يضبطون الوقت ويضبطون أنماط تناولهم للطعام؟
لدى الحيوانات عدة ساعات بيولوجية
لمعرفة الإجابة، قام فريق من العلماء من جامعة طوكيو متروبوليتان بدراسة ذباب
الفاكهة، وهي حشرات صغيرة تشترك في العديد من أوجه التشابه مع البشر،
وبالتالي تستخدم في مجموعة واسعة من الدراسات العلمية. من خلال طريقة تسمى
اختبار CAFE، حيث يمكن قياس كميات التغذية للذباب الفردي بدقة، تعمق الباحثون
في أنماط التغذية وعلاقتها باللمعان المحيط.
لا تمتلك الحيوانات إيقاع الساعة البيولوجية فحسب، بل لديها ساعات أخرى، تسمى
الساعات الطرفية، تعمل بشكل مختلف ويمكن أن تتأثر بإشارات خارجية، مثل النظام
الغذائي. وخلال تجربة CAFE، تلاعبوا أيضًا بالجينات والبروتينات المشاركة في
ساعات الحشرات. واكتشفوا أن هناك جينات وبروتينات معينة تعمل كساعات في أجزاء
أخرى من جسم الذبابة، تخبرها متى تأكل ومتى تصوم. على وجه التحديد، يلعب جين
الكوازيمودو (qsm) دورًا حاسمًا في مزامنة التغذية مع دورة الضوء/الظلام،
ولكنه غير فعال في ظل ظروف الظلام المستمرة.
في ظل هذه الظروف، فإن جينات الساعة (clk) والدورة (cyc) هي تلك التي تحافظ
على دورات التغذية والصيام. ولاحظوا أنه من خلال تقليل التعبير عن جين qsm،
تأثر نمط التغذية النهاري للذباب بشكل كبير. واكتشفوا أن هذا الجين ضروري
لمزامنة التغذية مع دورات الضوء والظلام. بالإضافة إلى ذلك، عانى الذباب الذي
لديه طفرات في جينات الساعة البيولوجية الأساسية من تغيرات شديدة في أنماط
التغذية اليومية. في ظل الظلام الدامس، أظهر الذباب الذي لديه طفرات في
جيناته البيولوجية الأساسية سلوكيات غذائية غير منتظمة.
واكتشف الباحثون أن مجموعة أخرى من الجينات، والتي تعد أيضًا جزءًا من آلية
الساعة البيولوجية ولكنها موجودة في الخلايا العصبية بدلاً من الأنسجة
الأيضية، لعبت دورًا مهمًا للغاية في هذه الوظائف الحيوية . ساعدت هذه
الجينات في مزامنة دورات التغذية والصيام مع دورات النهار والليل.
وكتب مؤلفو الدراسة: "باختصار، كشفت نتائجنا عن مسارات جديدة تنظم تكوين
إيقاعات التغذية في ذبابة الفاكهة ". " إن إيقاعات الأكل والصيام تنسق عملية
التمثيل الغذائي وتؤثر على الشيخوخة ومدة الحياة ." "يمكن لدراسات أخرى لهذه
المحاور أن تساهم في صحة الإنسان."
تتم مشاركة الدورة الفسيولوجية لإيقاع الساعة البيولوجية بين مجموعة واسعة من
الكائنات الحية، من الحيوانات والنباتات إلى البكتيريا والطحالب . إنها
بمثابة "الساعة الرئيسية" وتوجه السلوكيات الإيقاعية . إن فهم الآليات
الجزيئية التي تتحكم في دورات التغذية يمكن أن يحسن فهمنا لسلوك الحيوان ،
بما في ذلك السلوك البشري، حيث يقول الخبراء إنه قد يؤدي في النهاية إلى
علاجات مبتكرة لاضطرابات الأكل لدى البشر.
مراجع:
- "تشريح نمط التغذية اليومي: الساعة المحيطية/الدورة تولد حلقات التغذية/الصيام وتزامنها الساعات الجزيئية العصبية" بقلم أكيكو ماروكو وكويتشي إم إيجيما وكاناي أندو، 7 أكتوبر 2023، iScience. دوى: 10.1016/j.isci.2023.108164
- برانكاتشيو، إم، إدواردز، إم، باتون، أ.، سميلي، إن.، تشيشام، جيه.، مايوود، إي.، وهاستينغز، إم. (2019). تعمل ساعة الخلايا النجمية المستقلة للخلايا على تحفيز السلوك اليومي في الثدييات. العلوم، 363، 187 - 192. https://doi.org/10.1126/science.aat4104.
- ألميدا، ب.، سوليس، ب.، ستيكلي، إل.، فيدلر، أ.، وناغوشي، إي. (2021). يتوسط Neurofibromin 1 في الخلايا العصبية في جسم الفطر محرك الاستيقاظ اليومي من خلال تنشيط إشارات cAMP-PKA. اتصالات الطبيعة، 12. https://doi.org/10.1038/s41467-021-26031-2.
- تشاو، ج.، وارمان، ج.، ستانيوسكي، ر.، وتشيزمان، ج. (2019). تطوير الساعة البيولوجية الجزيئية وحساسيتها للضوء في ذبابة الفاكهة ميلانوجاستر. مجلة الإيقاعات البيولوجية، 34، 272 - 282. https://doi.org/10.1177/0748730419836818.
