العمل الجماعي للحيوانات المنوية أكثر شيوعًا بكثير مما أدركه العلماء

تبحث دراسة جديدة أجراها علماء الأحياء في جامعة سيراكيوز في كيفية تطور التعاون بين الحيوانات المنوية على مدار الـ 500 مليون سنة الماضية.

في اقتران الحيوانات المنوية، تعمل خلايا الحيوانات المنوية معًا كطاقم من المجدفين، وتشكل مجموعات منسقة قد تحسن فرصها في الوصول إلى البويضة وتخصيبها. تشير دراسة جديدة إلى أن هذا التعاون منتشر على نطاق واسع بين المفصليات، وهي المجموعة الحيوانية التي تشمل الحشرات والعناكب والسرطانات والمئويات.

وصف العلماء اقتران الحيوانات المنوية لأول مرة منذ أكثر من قرن من الزمان، لكنهم اعتبروه نادرًا لفترة طويلة. الآن، قام علماء الأحياء التطورية من جامعة سيراكيوز، وجامعة سيينا في إيطاليا، وجامعة سيجيد في المجر بتتبع تاريخ من التعاون في مجال الحيوانات المنوية يمتد إلى مئات الملايين من السنين. النتائج التي توصلوا إليها، نشرت في اتصالات الطبيعةتشير إلى أنه حتى أسلاف جميع الحشرات كان لديه حيوانات منوية مترافقة.

يقول ستيف دوروس، مؤلف مشارك في الدراسة وأستاذ علم الأحياء في كلية الآداب والعلوم بجامعة سيراكيوز: “ما يجعل هذا النمط رائعًا للغاية هو أن التطور يستمر في التوصل إلى حلول تعاونية مماثلة في مجموعات مختلفة جدًا وعبر فترات زمنية واسعة”. “تذكرنا هذه الأمثلة بأن التعاون يمكن أن يكون بنفس أهمية المنافسة في تشكيل النجاح البيولوجي.”

يتطور تعاون الحيوانات المنوية ويختفي ويعود

ولإعادة بناء هذا التاريخ، اعتمد الباحثون على عقود من الدراسات المنشورة التي تصف شكل الحيوانات المنوية عبر مئات الأنواع المفصلية. لقد رسموا هذه السمات على شجرة عائلة تطورية لتقدير متى ظهرت أشكال مختلفة من التعاون، ثم اختفت، ثم ظهرت مرة أخرى. يمتد الجدول الزمني الناتج على مدى الـ 600 مليون سنة الماضية ويظهر مكاسب وخسائر متكررة عبر مجموعات المفصليات الرئيسية.

يقول المؤلف الرئيسي ر. أنطونيو جوميز، وهو باحث ما بعد الدكتوراه في قسم الأحياء بالكلية: “لقد أجرى التطور نفس التجربة مرارًا وتكرارًا عبر مجموعات مختلفة من المفصليات”. “وهذا يسمح لنا برؤية ليس فقط متى يظهر تعاون الحيوانات المنوية، ولكن أيضًا متى يختفي ويظهر مرة أخرى في ظل ظروف تطورية مختلفة”.

قام الفريق أيضًا بتتبع المواد المرتبطة بالحيوانات المنوية، أو SAM، وهي مادة مرتبطة بغشاء يمكنها ربط الحيوانات المنوية معًا أو تشكيل هياكل خارجية تنظمها في مجموعات. وفي العديد من الأنواع، تساعد هذه المادة في الحفاظ على تماسك الترتيب التعاوني. ويشتبه الباحثون في أن SAM تطور في البداية لتعبئة الحيوانات المنوية أو حمايتها وربما لعب بعد ذلك دورًا رئيسيًا في أصل الاقتران.

يقول سكوت بيتنيك، كبير مؤلفي الدراسة وأستاذ علم الأحياء في كلية الآداب والعلوم بجامعة سيراكيوز: “الحيوانات المنوية هي نوع الخلايا الأسرع تطورًا”. “إنها تتشكل من خلال التحدي الفريد المتمثل في العمل خارج الجسم في البيئة المعقدة للجهاز التناسلي الأنثوي.”

تتصرف الحيوانات المنوية بشكل مختلف داخل الجسم

يصف بيتنيك الإخصاب بأنه مسار عقبة يتضمن تفاعلات معقدة بين الحيوانات المنوية والجهاز التناسلي الأنثوي. يقترح الباحثون أن التجميع يمكن أن يحسن حركة الحيوانات المنوية أو تنسيقها، أو يساعد في توصيل جزيئات مهمة إلى مواقع معينة على طول هذا الطريق. إن تحديد المزايا التي تدعم تطور التعاون يتطلب مراقبة ما تفعله الخلايا فعليًا داخل الأجهزة التناسلية.

وهذا أمر صعب لأن الحيوانات المنوية تتصرف بشكل مختلف على الشرائح الزجاجية، حيث يمكن للعلماء مراقبتها بسهولة، عما تفعله داخل جسد الأنثى. سوف تدرس الأبحاث المستقبلية كيفية عمل مجموعات الحيوانات المنوية في تلك البيئة وتحديد فوائد ومقايضات العمل معًا.

يقول دوروس: “غالبًا ما يُنظر إلى الإخصاب على أنه منافسة بين الحيوانات المنوية الفردية، ولكن في العديد من الأنواع نرى الخلايا تعمل معًا بطرق يمكن أن تؤثر على نجاح الإنجاب”.

وتشجع النتائج الباحثين الذين يدرسون خصوبة الحيوانات على النظر في السلوك الجماعي إلى جانب أداء الحيوانات المنوية الفردية. يقترح المؤلفون أن فهم كيفية تعاون الخلايا واستخدامها للهياكل المشتركة يمكن أن يؤدي في نهاية المطاف إلى إيجاد طرق جديدة للتعامل مع التحديات الإنجابية البشرية.

هل يمكن أن تساعد أغلفة الحيوانات المنوية في السيطرة على ذبابة الفوانيس؟

ويستكشف الباحثون أيضًا ما إذا كان اقتران الحيوانات المنوية وSAM يمكن أن يوفرا طرقًا لتعطيل التكاثر في الأنواع الضارة. أحد الأهداف المحتملة هو ذبابة الفانوس المرقطة، وهي حشرة غازية تشكل تهديدًا زراعيًا متزايدًا في نيويورك والولايات الشرقية الأخرى.

الحيوانات المنوية لذبابة الفانوس لا تشكل مجموعات تعاونية. وبدلاً من ذلك، يتم تغليف كل خلية منوية بطبقة سميكة من SAM، مما يمنح الباحثين ترتيبًا تكاثريًا مختلفًا للتحقيق فيه.

يقول بيتنيك: “إن الحيوانات المنوية لديهم غير عادية إلى حد كبير”. “ليس لديهم اقتران، ولكن كل حيوان منوي فردي مدمج بالكامل في هذه المادة، ونحن لا نعرف حتى كيف تكون متحركة”.

كيف تظل وظيفة الحيوانات المنوية المغلفة دون حل. إذا ثبت أن SAM ضروري لتكاثر ذبابة الفانوس، فإن تعطيلها يمكن أن يوفر استراتيجية تحكم موجهة للغاية.

المرجع: “التطور المتقارب المنتشر لاقتران الحيوانات المنوية عبر شجرة الحياة المفصلية” بقلم ر. أنطونيو جوميز، ورومانو دالاي، وديفيد ميركاتي، وريتا سينكا، وستيف دوروس، وسكوت بيتنيك، 3 يونيو 2026، اتصالات الطبيعة.
دوى: 10.1038/s41467-026-73950-z

تم تمويل هذا البحث من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم (DEB-2011045 إلى RAG) وهدية سخية من مايك وجين ويدن إلى جامعة سيراكيوز.

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.