حوالي غروب الشمس، يحدث انفجار مفاجئ من الحركة عندما تصعد الذبابة – أو “تصل إلى القمة” – إلى مكان مرتفع، مثل قمة نبتة صغيرة أو عود، وتمتد أجزاء فمها. ثم تقذف سائلًا لزجًا يثبتها بقوة في مكانها – ثم ترفع جناحيها وتموت.

في الأسفل، تتعرض ذبابات أخرى غير مشبوهة لرش من البذور البيضاء التي تنطلق من جثة الذبابة الميتة. وتبدأ الدورة من جديد.

المادة البيضاء التي تغمر هذه الذبابات هي فطر يُسمى Entomophthora muscae – Entomophthora تعني “مُدَمِّر الحشرات“. إنه مُمْرِضٌ إجباري، يعتمد بالكامل على مضيفه، يصيب الذباب ويحولهم إلى “زومبي” ينفذون إرادته.

<>

تم اكتشافه قبل أكثر من 160 عامًا، إن أفعال الفطر مذهلة بقدر ما هي مروعة. لقد تساءل العلماء لفترة طويلة: كيف يتمكن الفطر من التحكم في دماغ الذبابة؟ كيف “يعلم” أن يفعل ذلك في وقت معين من اليوم؟ ما الجينات داخل جينومه تساعده على أن يصبح متلاعبًا بارعًا؟

اليوم، بدأت مجموعة من التجارب في فك رموز العلم وراء هذا التحكم الغريب في العقل.

نخر مميت

هنريك إتش. دي فاين لايت، عالم الأحياء التطورية في جامعة كوبنهاغن، هو واحد من القلائل في العالم الذين يعملون مع الذباب المنزلي “الزومبي” Musca domestica. على الرغم من أنه انجذب في البداية إلى الفطر E. muscae لأنه أراد دراسة العوامل الممرضة الإلزامية، “كنت، بالطبع، مفتونًا أيضًا بجوانب التلاعب السلوكي وكيف تعمل تلك الأمور”، كما يقول.

هذه التفاصيل تشبه fodder لفيلم رعب. بعد أن يصيب الفطر الذبابة، لا يذهب مباشرة إلى الأعضاء الحيوية ولكنه يبدأ باستهلاك الدهون وغيرها من العناصر الغذائية أولاً، مما يجوع الذبابة تدريجياً ولكنه يبقيها على قيد الحياة. فقط عندما تنفد الأعضاء غير الحيوية التي يمكنه أن يقضمها، يبدأ في التحكم بسلوك الذبابة، وبالتالي يضمن استمراريته: من خلال إجبار الذبابة على البحث عن بعض الارتفاع والالتصاق هناك، يضمن توزيع واسع لبذوره.

<>

كان دي فاين ليخت مهتمًا بشكل خاص بالتقارير التي تصف كيف يقوم الفطر [[LINK5]] بالتلاعب بالذباب عن طريق جعل جثث الذباب الإناث جذابة للذكور الأصحاء [[LINK5]]. يحلق الذكور نحو الجثث ويحاولون التزاوج مع الجثث المصابة – ويصابون على الفور. للتعمق في طبيعة هذا الجذب القاتل، قام دي فاين ليخت وفريقه بخلط جثث الذباب المصابة وغير المصابة لاستخراج وتحليل المواد الكيميائية، ودرسوا الهواء المحيط بالجثث. وقد أفادوا في عام 2022 أن الفطر [[LINK6]] يطلق مواد كيميائية متطايرة [[LINK6]] تجذب الذكور.

ومع ذلك، ليس من الواضح تمامًا ما إذا كانت المواد المتطايرة تجذب الذكور من الذباب بوعد الجنس أو التغذية، كما يقول دي فاين ليخت. فرضية عمل هي أنهم قد يجذبون فقط لأنهم يعتقدون أنها طعام. “لكن عندما يقتربون، يبدأون في شم بعض المركبات الأقل تطايرًا من الجثث – وهذا يثير السلوك الجنسي”، كما يقول.

أنيت جنسن، عالمة الأحياء الكائنات الحية في جامعة كوبنهاغن، لاحظت أيضًا شيئًا مثيرًا حول كيفية تفاعل الحشرات الأخرى مع رائحة الذباب الميت. وجدت هي وأحد طلابها أن الحشرة المعروفة بـ “القرادة” – وهي حشرة تتغذى على الحشرات الأخرى – تنجذب إلى جثث الذباب الميتة الملوثة بفطر E. muscae ويفضلون التغذي عليها بدلاً من الجثث غير الملوثة أو الجثث الملوثة بأنواع أخرى من الفطريات. توصل العلماء إلى استنتاجاتهم بعد إجراء تجارب تم فيها وضع القرادات بين نوعين من الجثث وتمكنوا من اختيار أيهما يتحركون نحوه.

<>

“قد يكون هناك شيء ما مع المركبات المتطايرة من Entomophthora muscae  التي تجذب أيضاً المفترسات،” يقول جنسن، الذي شارك في كتابة نظرة عامة حول الفطريات التي تكون ممرضة للحشرات في المراجعة السنوية لعلم الحشرات. “من المحتمل أنها مغذية للغاية!”

<>

ذباب الفاكهة ينضم إلى قائمة الضحايا

تركزت معظم الأعمال المتعلقة بذباب الزومبي على ذباب المنزل، ولكن عالمة الأحياء الجزيئية وعالمة الزومبي في جامعة هارفارد، كارولين إيليا، وجهت أبحاثها نحو ذباب الفاكهة بعد اكتشافها بالصدفة لبعض الذباب الزومبي في حديقة منزلها عندما كانت طالبة دكتوراه في جامعة كاليفورنيا، بيركلي. كانت قد وضعت فواكه متعفنة كطعم لاصطياد ذباب الفاكهة البري للتجارب، وذهلت لرؤية بعض الذباب الميت بأجنحته مرفوعة في تلك الوضعية المميزة، مع وجود Spores بيضاء زغبية على بطونها. قامت بسرعة بتسلسل بعض الحمض النووي من Spores وأكدت حدسها: كان هؤلاء الذباب الفاكهة ضحايا لـ E. muscae.

<>

أصابت إليا Drosophila melanogaster، وهو نموذج مخبري راسخ درسَه الباحثون في جميع أنحاء العالم لأكثر من قرن. من خلال هذا النظام E. muscae-D. melanogaster، ترغب في الاستفادة من مجموعة الأدوات الجينية القوية لـDrosophila ودراسة دماغ الذبابة لفهم كيف يقوم الفطر بتنفيذ تلاعبه.

في تقرير عام 2023، أظهرت إليا وزملاؤها أن الفطر قد يكون يفرز شيئًا في “دم” الذبابة – وهو الهيمليمف – [[LINK9]] الذي يساعد في تلاعب خلايا عصبية في الذبابة [[LINK9]]. عندما حقنت الهيمليمف من الذباب المصاب في الذباب غير المصاب، بدأت الأخيرة تتصرف كما لو كانت قد تحولت إلى زومبي.

اكتشفت إليا أيضًا أن خلايا العصبونات اليومية في الذبابة – التي تساعدها على تتبع الإيقاعات اليومية – قد تشارك في سلوك البحث عن الارتفاع الذي يتأثر بالوقت. أدى كتم مجموعات معينة من هذه العصبونات في الدماغ إلى تثبيط نشاط تسلق القمم في الذباب المصاب.

<>

إيليا تريد أيضًا فهم التحكم في العقل من منظور الفطر—ولتحقيق ذلك، قامت هي ودي فاين ليشت وآخرون مؤخرًا بتسلسل الجينوم الضخم لـ E. muscae. مع التركيز على السلالة التي تصيب ذباب الفاكهة، أفاد العلماء بأنهم وجدوا جينات مشابهة لتلك المسماة “الياقة البيضاء 1″، التي تحمل تعليمات لصنع مستشعر للضوء الأزرق في فطر يسمى Neurospora crassa. في N. crassa، تلعب الياقة البيضاء 1 دورًا في الإيقاعات اليومية—لذا يفترض العلماء أن هذه الجينة قد تكون معنية بتحديد توقيت سلوك الذباب المصاب عند قمة السلوك حول غروب الشمس، يليها موتها.

اكتشف العلماء أيضًا العديد من الجينات التي يمكن أن تساعد الفطر على الاستفادة الكاملة من أنسجة ومواد غذائية الذبابة. وشملت هذه الجينات المتخصصة التي تشفر إنزيمات الترهالاز، التي تهضم الترهالوز، وهو السكر الرئيسي في الهيموليمف؛ وبروتينات مثل الكيتيناز التي تكسر الكيتين في الهيكل الخارجي للذبابة؛ وإنزيمات الليباز، التي تكسر الدهون.

“هذا منطقي، أليس كذلك؟ لأن هذه الفطريات متخصصة جدًا في الطريقة التي تستفيد بها من مضيفيها – ليس بقتلهم أولاً ثم أكلهم لاحقًا، وهي استراتيجية تستخدمها العديد من مسببات الأمراض العامة – بل تنمو داخل الحشرات،” تقول إليا. “كونها قادرة على استهداف كل نسيج في مضيفها هو أمر مهم.”

ولا تزال رحلة البحث عن المزيد من الأدلة مستمرة، حيث يتحرك الباحثون إلى ما هو أبعد من الجينوم الثابت لدراسة النسخ الريبوزية للأحماض النووية للجينات التي تُصنع عندما تكون جينات معينة نشطة. في ورقة بحثية لم تخضع بعد لمراجعة الأقران، أبلغ سام إدواردز، باحث ما بعد الدكتوراه في جامعة فاجينينجن في هولندا؛ دي فاين ليخت؛ وزملاؤه عن تحليلهم للـ RNA في رؤوس الذباب المنزلي في نقاط زمنية مختلفة بعد إصابة بـ E. muscae. من خلال تحديد الجينات النشطة في رأس الذبابة والفطر، كانوا يأملون في الحصول على لمحة عن كيفية Manipulation الفطر لسلوك الذبابة.

اكتشف الفريق نشاط جين فطري مشابه لجين يُدعى ecdysteroid UDP-glucosyltransferase، أو “egt”، الذي يوجد في بعض الفيروسات التي تسبب الزومبي. هذه الفيروسات، مثل E. muscae، [[LINK12]]تجبر ضحاياها المصابين – في هذه الحالة، اليرقات – على الانتقال إلى مواقع مرتفعة [[LINK12]]، وفي خطوة أكثر بشاعة من تلك التي يقوم بها نظراؤهم الفطريون، تتسبب في ذوبان اليرقات وإطلاق الجسيمات الفيروسية إلى الأسفل. يلعب جين egt [[LINK13]]دورًا في سلوك تسلق اليرقات الناتج عن الفيروس [[LINK13]]، لذا يرغب الباحثون الآن في معرفة ما إذا كان الجين في E. muscae هو المفتاح لتحفيز التسلق في الذباب المصاب.

في تطور آخر، تشير كل من النسخة الأولية لديفين ليتش ودراسة حديثة من جامعة كاليفورنيا في بيركلي التي شارك إليا في كتابتها إلى أن E. muscae قد لا تعمل وحدها. يبدو أن الفطر مصاب بفيروس في نفس الوقت الذي يقوم فيه بالطفيليات على الذباب المنزلي وذباب الفاكهة. ومع ذلك، يبقى أن نرى ما إذا كان هذا الفيروس يساعد الفطر في السيطرة على الذباب.

لا يزال إليا، وديفين ليتش وآخرون يرغبون في معرفة كيف يبدأ الفطر في التلاعب. إحدى الفرضيات هي أن E. muscae تطلق مباشرة مادة كيميائية تنشط الخلايا العصبية المعنية بسلوك الذباب في التسلق. ولكن فرضية أخرى هي أن الوجود الشامل للفطر، والتغيرات الفسيولوجية الناتجة في الذباب، تحفز خلايا الذباب العصبية لإطلاق مواد كيميائية لبدء العملية.

دي فاين ليتش حريص على تعليم نظام فطر ذبابة الزومبي في المدارس، لجذب عشاق العلوم الشباب. وقد نشر هو وإدواردز مؤخرًا تعليمات حول كيفية ملاحظة الفطر الزومبي في المختبر. “قد يشجع ذلك معلمي المدارس الثانوية وآخرين على تجربة ذلك، إذا أرادوا”، يقول دي فاين ليتش.

يتضمن بعض هذا جمع جثث الذباب من الميدان وعزل الفطر منها.

“أو يمكنك محاولة إصابة بعض الذباب السليم في المختبر عن طريق وضعهم مع الجثة”، يقول دي فاين لايت. “قد يكون ذلك الأكثر متعة، أليس كذلك؟ محاولة ملاحظة سلوك الزومبي في صندوق صغير.”

[[LINK17]]

مجلة نواشف هي مسعى صحفي مستقل من مراجعات سنوية.

المصدر: المصدر