بلانريان

تجارب الذاكرة البيوكيميائية

وفي هذا الصدد، في سنة 1955، قام روبرت طومسون وجيمس ف. ماكونيل بتدريب ديدان البلاناريا المسطحة عن طريق ربط ضوء ساطع بصدمة كهربائية. بعد تكرار هذه العملية عدة مرات، أزالوا الصدمة الكهربائية، واكتفوا بتعريضها للضوء الساطع. تفاعلت الديدان المسطحة مع الضوء الساطع كما لو كانت قد تعرضت لصدمة كهربائية. وجد طومسون وماكونيل أنه إذا قطعوا الدودة إلى نصفين، وتركوا كل نصف يتجدد، فإن كل نصف سيُظهر رد فعل الصدمة الضوئية. في عام 1963، كرر ماكونيل التجربة، ولكن بدلاً من قطع الديدان المُدربة إلى نصفين، قام بطحنها إلى قطع صغيرة وأطعمها لديدان مسطحة أخرى. أفاد بأن الديدان المسطحة تعلمت ربط الضوء الساطع بالصدمة الكهربائية أسرع بكثير من الديدان المسطحة التي لم تُطعم بديدان مُدربة.

في هذا الإطار، في عام 2012، أظهر تال شومرات ومايكل ليفين أن الديدان المسطحة تُظهر دليلاً على استرجاع الذاكرة طويلة المدى بعد تجديد رأس جديد.

ومن جهة أخرى، هدفت هذه التجربة إلى اختبار إمكانية نقل الذاكرة كيميائيًا. أُعيدت التجربة باستخدام الفئران والأسماك والجرذان، لكنها فشلت دائمًا في إنتاج النتائج نفسها. كان التفسير السائد هو أن الهرمونات الموجودة في الحيوانات الأرضية المبتلعة هي التي غيّرت السلوك، بدلًا من نقل الذاكرة إلى الحيوانات الأخرى. اعتقد ماكونيل أن هذا دليل على وجود أساس كيميائي للذاكرة، والذي حدده باسم الحمض النووي الريبوزي للذاكرة (RNA). تُعزى نتائج ماكونيل الآن إلى تحيز المُلاحِظ. لم تُكرر أي تجربة معماة نتائجه المتعلقة بانكماش ديدان البلاناريا عند تعرضها للضوء. كانت التفسيرات اللاحقة لسلوك الانكماش هذا، المرتبط بأكل ديدان البلاناريا المدربة، هي أن الديدان المسطحة غير المدربة كانت تتبع فقط الآثار المتبقية على الأواني الزجاجية المتسخة، بدلًا من امتصاص ذاكرة غذائها.

تجديد

وفي هذا الصدد، لطالما اعتُبرت الديدان المسطحة "خالدة تحت حافة السكين". إذ يمكن لأجزاء صغيرة جدًا من الدودة المسطحة، تُقدّر بنحو 1/279 من حجم الكائن الحي الذي تُقطع منه، أن تتجدد لتُشكّل كائنًا حيًا كاملًا خلال بضعة أسابيع. وتنمو أنسجة جديدة بفضل الخلايا الجذعية متعددة القدرات التي لديها القدرة على تكوين جميع أنواع الخلايا المختلفة. تُسمى هذه الخلايا الجذعية البالغة بالخلايا الجذعية المُتولدة، وتُشكّل 20% أو أكثر من خلايا الدودة البالغة. وهي الخلايا الوحيدة القادرة على التكاثر في الدودة، وتتمايز إلى خلايا ذرية تحل محل الخلايا القديمة. إضافةً إلى ذلك، يُعاد تشكيل الأنسجة الموجودة لاستعادة التناسق والتناسب في الديدان المسطحة الجديدة التي تتكون من جزء من الكائن الحي المُقطّع.

ومن ناحية أخرى، سعى باحثون، من بينهم باحثون من جامعة تافتس في الولايات المتحدة، إلى تحديد كيفية تأثير انعدام الجاذبية والمجالات المغناطيسية الأرضية الدقيقة على نمو وتجدد ديدان البلاناريا المسطحة، دوجيسيا جابونيكا. اكتشفوا أن أحد الأجزاء المبتورة التي أُرسلت إلى الفضاء تجددت لتصبح دودة برأسين. مع ذلك، لم تفعل غالبية هذه الديدان المبتورة (95%) ذلك. تجددت دودة مبتورة لتصبح دودة برأسين بعد قضاء خمسة أسابيع على متن محطة الفضاء الدولية، على الرغم من أن تجدد الديدان المبتورة على شكل دودة برأسين ليس ظاهرة نادرة تقتصر على بيئة انعدام الجاذبية. يمكن تحفيز تجدد ديدان البلاناريا ذات الرأسين عن طريق تعريض الأجزاء المبتورة لمجالات كهربائية . يمكن أن يؤدي التعرض لمجال كهربائي بقطبية معاكسة إلى ظهور دودة بلاناريا بذيلين. يمكن كذلك تحفيز تجدد الديدان المسطحة ذات الرأسين عن طريق معالجة الأجزاء المبتورة بعوامل دوائية تغير مستويات الكالسيوم، و AMP الحلقي، ونشاط كيناز البروتين C في الخلايا، وكذلك عن طريق حجب التعبير الجيني (RNA المتداخل) لمسار إشارات Wnt/β-Catenin الكلاسيكي.

علاوةً على ذلك، لا يشترط تقطيع الكائن الحي نفسه إلى أجزاء منفصلة تمامًا لمشاهدة ظاهرة التجدد. في الواقع، إذا قُطع رأس الدودة المسطحة إلى نصفين من منتصفه، مع الإبقاء على كل نصف، فمن الممكن أن تُجدد الدودة رأسين وتستمر في الحياة.

إضافةً إلى ذلك، تجمع عملية تجديد الديدان المسطحة بين إنتاج أنسجة جديدة وإعادة تنظيم التشريح الموجود من خلال عملية التكيف المورفولوجي. يختلف معدل نمو الأنسجة بين الأنواع، ولكن في الأنواع المختبرية شائعة الاستخدام، تتوفر أنسجة مجددة وظيفية بعد 7-10 أيام من بتر الأنسجة. يبدأ التجديد بعد الإصابة التي تتطلب نمو نسيج جديد. تتكاثر الخلايا الجذعية المولدة للخلايا (النيوبلاستات) الموجودة بالقرب من موقع الإصابة لتكوين بنية من الخلايا المتمايزة تسمى البلاستيما . تُعد الخلايا الجذعية المولدة للخلايا ضرورية لإنتاج خلايا جديدة، وبالتالي فهي توفر الأساس الخلوي لتجديد الديدان المسطحة. توفر آليات الإشارات الخلوية معلومات موضعية تنظم أنواع الخلايا والأنسجة التي تُنتج من الخلايا الجذعية المولدة للخلايا أثناء التجديد. يتم التعبير عن الكثير من جزيئات الإشارة التي توفر معلومات موضعية للخلايا الجذعية المولدة للخلايا، في التجديد والحفاظ على التوازن، في الخلايا العضلية. بعد الإصابة، يمكن للخلايا العضلية في جميع أنحاء الجسم تغيير التعبير عن الجينات التي تشفر الجزيئات التي توفر معلومات موضعية. لذلك، فإن أنشطة الخلايا الجذعية والخلايا العضلية بعد الإصابات ضرورية لنجاح عملية التجديد.