دراسة جزيئات العين وعالم الكم تقدم الإجابة على الأسئلة القديمة النجوم والبوصلة الداخلية ترشد العث والطيور المهاجرة

“البعث الأسبوعية” – لينا عدرا

قد لا يكون من الصعب النظر إلى فراشات عثة البوغونغ ذات اللون الرمادي والبني، ولكنها تقوم كل عام برحلة ليلية تستحق الاهتمام. ويطير المليارات منها لمسافة تصل إلى 1000 كيلومتر من سهول شرق أستراليا إلى الكهوف الجبلية هرباً من حرارة الصيف.

عند وصولها في أواخر أيلول من مناطق تكاثرها، يتجمع ما يصل إلى 17000 فراشة في كل متر مربع من جدار الكهف، وتبقى في حالة سبات في سلسلة جبال جنوب شرق البلاد المعروفة باسم جبال الألب الأسترالية.

 

بمعنى إضافي

وقال البروفيسور إريك وارت، عالم الأحياء في جامعة لوند في السويد: “عادة ما تبدو مثل حراشف السمكة إذا ذهبت إلى هذه الكهوف خلال فصل الصيف”. “إنه لأمر مدهش للغاية”.

في الخريف، يعود العث للتزاوج، ويضع البيض ويموت. وتكرر ذريته الرحلة دون أي خبرة بها، وهو الإنجاز الذي حير الباحثين لفترة طويلة.

وفي حين أن من المعروف أن الحشرات والطيور والسلاحف والأسماك يمكنها التنقل باستخدام المجال المغناطيسي للأرض، فإن الآليات المحددة المستخدمة لتنشيط هذه “الحاسة السادسة” ظلت غامضة. وكذلك الأمر بالنسبة للإشارات الحسية المحتملة الأخرى.

يمكن أن تؤدي المعرفة الأكبر في هذا المجال إلى تعزيز جهود الحفاظ على البيئة والمساعدة في وقف الخسائر واسعة النطاق في التنوع البيولوجي وسط تحذيرات العلماء من أن العالم يواجه انقراضاً جماعياً سادساً.

وفي عام 2019، عانت أعداد عثة البوغونغ من انهيار بنسبة 99.5% نتيجة الجفاف. وعلى الرغم من ارتفاع الأرقام منذ ذلك الحين، إلا أنها لا تزال أقل بكثير مقارنة بما كانت عليه من قبل.

 

الأنواع الحاسمة

يعتبر العث ضرورياً للحياة النباتية التي تقوم بتلقيحها وللحياة البرية التي تعتمد عليها في الغذاء. أحد هذه الحيوانات هو “أبوسوم الأقزام” الجبلي المهدد بالانقراض.

وقال وارانت: “يعد شهر البوغونغ من الأنواع الأساسية في النظام البيئي لجبال الألب، لذا فإن بقاءه على قيد الحياة أمر بالغ الأهمية”.

وقاد وارانت مشروعاً لكشف بعض أسرار قدرات عث البوغونغ على التنقل، أُطلق عليه اسم “العث المعناطيسي”، وانتهى المشروع بعد ست سنوات، في آب 2023.

قام فريق وارانت بتقييد فراشات البوغونغ المهاجرة في جهاز محاكاة الطيران الخارجي. وبذلك، أكد الباحثون أن العث استخدم بالفعل المجال المغناطيسي للأرض للتنقل.

وكانت المهمة التالية هي معرفة كيفية قيام العث بذلك، وأين توجد الآليات المسؤولة.

قام الفريق بالتحقيق في جزيئات تسمى الكريبتوكروم. وتشير الأدلة إلى أن الكريبتوكروم الموجود في أعين الطيور قد تمكّنها من “رؤية” المجالات المغناطيسية.

وفي حين أن التحليل الجيني للمشروع لم يسفر بعد عن نتائج نهائية، إلا أن وارانت يعتقد أنهم سيثبتون أن الكريبتوكرومات هي المسؤولة عن الاستشعار المغناطيسي في فراشات البوغونغ.

 

مفاجأة مرصعة بالنجوم

كما حقق الفريق أيضاً اكتشافات أخذت الأمور في اتجاهات جديدة.

وقال وارانت: “لقد اكتشفنا بعض الأشياء الأخرى التي أعتقد أنها في الواقع أكثر إثارة من هذا الاستشعار”.

الأول هو أن فراشات البوغونغ تستخدم النجوم – بالإضافة إلى المجال المغناطيسي للأرض – للتنقل. وفي المختبر، استجابت خلايا أدمغتها لدوران سماء الليل المتوقعة.

وقال وارانت إن القدرة على استخدام إشارات السماء ليلاً للتنقل في اتجاه بوصلة محدد لم تكن معروفة سابقاً إلا عند البشر وفي بعض أنواع الطيور المهاجرة ليلاً. يمتلكها العث بينما يكون له رأس أصغر بكثير.

وقال وارانت: “يبدو أن العث قادر على السفر في اتجاه هجرته الموروث تحت سماء الليل المرصعة بالنجوم حتى لو قمنا بإزالة المجال المغناطيسي للأرض”. “إذا كان لديك هذه الحشرة الصغيرة التي يبلغ حجم دماغها عُشر حجم حبة الأرز وعينها أصغر من رأس الدبوس، فإن قدرتها على القيام بذلك أمر مثير للدهشة”.

وتشير النتائج إلى أن عث البوغونغ ربما يستخدم أيضاً “تسلسلاً هرمياً” من الإشارات للتنقل، مع القدرة على الاعتماد على إشارات مختلفة عندما لا يكون الآخرون متاحين. وفي انتظار إجراء المزيد من الأبحاث، يشتبه وارانت في أن النجوم قد تكون هي الإشارة المهيمنة.

 

الأفكار الكمومية

إن فهم كيفية استخدام الطيور المهاجرة للمجال المغناطيسي للأرض يمثل أيضاً تحدياً يؤثر ضمنياً لجهود الحفظ.

ويرجع ذلك جزئياً إلى أن التفاعلات المغناطيسية الجارية بدت أضعف من أن تؤدي إلى التفاعلات الكيميائية المطلوبة.

لكن الاهتمام يتحول الآن إلى تفسير واحد محتمل: المقاييس “الكمية” الذرية ودون الذرية، حيث لا يتبع سلوك المادة القواعد النموذجية.

وقال البروفيسور بيتر هور، الكيميائي في جامعة أكسفورد في المملكة المتحدة: “هناك آلية ميكانيكية كمومية يمكن من خلالها أن تؤثر مثل هذه التفاعلات المغناطيسية الضعيفة على الكيمياء”.

 

ضوء أزرق

وكما هو الحال مع عث البوغونغ، ينصب التركيز على الكرومات المشفرة التي تعمل كبوصلة للطيور للتنقل أثناء الهجرة.

والكرومات المشفرة مشتقة من الكلمة اليونانية التي تعني “اللون المخفي”، وهي جزيئات حساسة للضوء الأزرق في بعض الحيوانات ويعتقد أنها تشارك في استشعار المجال المغناطيسي في النواة.

 

عدد الأنواع

وقال هور: “تمتلك الطيور المهاجرة ما لا يقل عن ستة ألوان مختلفة في أعينها”. “كنا بحاجة إلى تحديد أي منها من المرجح أن يكون له وظيفة استشعار مغناطيسية”.

استقر الفريق على مرشح يسمى الكروم المشفر 4آ – لعدة أسباب بما في ذلك تغير مستويات البروتين في طيور أبو الحناء الأوروبية المهاجرة ليلاً.

وقال هور: “يُظهر الكروم المشفر 4آ تبايناً موسمياً، مع مستويات أعلى في الربيع والخريف”.

“سيكون ذلك متسقاً مع الهجرة”.

ومع وجود الكروم المشفر 4آ  في المزارع المختبرية، وجد فريق هور دليلاً على أن الجزيء كان بالفعل حساساً مغناطيسياً – وأكثر من نفس البروتينات الموجودة في الحمام والدجاج غير المهاجر.

وبينما ستكون هناك حاجة لاختبار الكروم المشفر 4آ  في طيور الحناء الحية لتأكيد ذلك كآلية، فإن النتائج واعدة، وفقاً لما قاله هور.

وقال: “يبدو أن هذا الكروم المشفر يتمتع بالخصائص الصحيحة ليكون أساس البوصلة المغناطيسية للطيور”.

 

غريزة التوجه

يمكن أن يكون فهم كيفية تنقل الطيور المهاجرة أمراً أساسياً للحفاظ على البيئة في المستقبل، لا سيما أنه من الصعب نقلها بسبب غريزة عودتها إلى موطنها الطبيعي، وفقاً لـ هور.

وقال: “إذا تمكنا من فهم الآليات التي تستخدمها للتنقل، فربما يمكننا خداعها وجعلها تعتقد أنها تريد البقاء حيث وضعناها”.

من جانبه، قال وارانت من جامعة لوند إن المعرفة الأكبر حول كيفية تنقل المخلوقات، بما في ذلك عث البوغونغ، يمكن أن تؤدي إلى تطوير أنظمة ملاحة بديلة لنظام تحديد المواقع العالمي (GPS) ليستخدمها الناس.

إن فهم غرائز العث ــ إلى جانب الدور المحوري الذي تلعبه في النظام البيئي ــ يشكل سببا آخر لضمان حمايتها.

وقال وارانت: “إن زيادة الوعي بأن حتى الحشرة المتواضعة تستحق الإنقاذ هي خطوة مهمة في الاتجاه الصحيح”.