رؤية اليعسوب للألوان: اكتشافات جديدة في علم البيولوجيا

اكتشف العلماء في جامعة أوساكا ميتروبوليتان قدرة اليعسوب على رؤية الضوء الأحمر، مما يفتح آفاقًا جديدة في مجالات الطب والتكنولوجيا.

يمكن لليعسوب رؤية الألوان التي لا يستطيع البشر رؤيتها

تصل الأنواع المختلفة في بعض الأحيان إلى نفس الحل البيولوجي من تلقاء نفسها، وهي ظاهرة تعرف باسم التطور الموازي. اكتشف الباحثون في جامعة أوساكا ميتروبوليتان (OMU) الآن أن اليعسوب تكتشف الضوء الأحمر بطريقة تعكس بشكل وثيق ما تفعله الثدييات، بما في ذلك البشر. ونظرًا لأن العديد من التقنيات الطبية تعتمد على الضوء الأحمر، فقد يكون لهذا الاكتشاف آثار تتجاوز بكثير بيولوجيا الحشرات.

كيف تعمل رؤية البشر واليعسوب

تعتمد الرؤية البشرية على البروتينات الموجودة في العين والتي تسمى الأوبسينات. تسمح لنا هذه البروتينات بإدراك ألوان مختلفة. لدينا ثلاثة أنواع رئيسية، كل منها مضبوط على الأطوال الموجية الزرقاء أو الخضراء أو الحمراء، والتي تتيح معًا رؤية الألوان الكاملة.

تتميز اليعسوب بين الحشرات بقدرتها على اكتشاف الضوء الأحمر. حدد فريق بحث بقيادة البروفيسور ميتسوماسا كوياناجي وأكيهيسا تيراكيتا في كلية الدراسات العليا للعلوم بجامعة OMU عنصرًا محددًا من الأوبسين في اليعسوب يستجيب للضوء عند حوالي 720 نانومتر. يقع هذا الطول الموجي خلف أعمق لون أحمر يمكن للبشر رؤيته عادة.

وقال البروفيسور تيراكيتا: “إنها واحدة من أكثر الصبغات البصرية حساسية للون الأحمر التي تم العثور عليها على الإطلاق”. “من المحتمل أن تتمكن حشرات اليعسوب من الرؤية بشكل أعمق في الضوء الأحمر من معظم الحشرات.”

أهمية الرؤية الحمراء العميقة لليعسوب

واقترح العلماء أن هذه الحساسية المتزايدة تساعد اليعسوب في العثور على شركاء. لاستكشاف هذه الفكرة، قاموا بفحص الانعكاس، والذي يشير إلى مقدار الضوء الذي يعكسه السطح. في حشرات اليعسوب، يلعب الضوء المنعكس دورًا رئيسيًا في كيفية ظهور الأفراد لبعضهم البعض.

وكشفت قياساتهم عن اختلافات واضحة بين الذكور والإناث في كيفية عكس الضوء الأحمر إلى الأشعة تحت الحمراء القريبة. يشير هذا إلى أن الذكور قد يعتمدون على هذه الإشارات البصرية الدقيقة للتعرف بسرعة على الإناث أثناء الطيران.

التطور الموازي في اليعسوب والثدييات

وقال المؤلف الأول ريو ساتو، وهو طالب دراسات عليا: “من المثير للدهشة أن الآلية التي يكتشف بها الأوبسين الأحمر في اليعسوب الضوء الأحمر مطابقة لآلية الأوبسين الأحمر في الثدييات، بما في ذلك البشر. وهذه نتيجة غير متوقعة، مما يشير إلى أن نفس العملية التطورية حدثت بشكل مستقل في الأنساب ذات الصلة البعيدة”.

على الرغم من أن الحشرات والثدييات هي أقارب بعيدون جدًا، يبدو أن كلاهما قد توصلا إلى نفس الاستراتيجية الجزيئية لاستشعار الضوء الأحمر.

الاستخدامات الطبية لرؤية اليعسوب

وكشف الفريق أيضًا عن تفاصيل أساسية يمكن أن تجعل هذا الاكتشاف مفيدًا في مجال التكنولوجيا والطب. لقد حددوا موضعًا واحدًا في بروتين opsin الذي يحدد كيفية استجابته للضوء. ومن خلال تعديل هذا الوضع، تمكنوا من تحويل حساسية البروتين نحو الأطوال الموجية الأطول، مما جعله أقرب إلى نطاق الأشعة تحت الحمراء.

ثم قاموا بتصميم نسخة من البروتين تتفاعل مع أطوال موجية أطول وأثبتوا أن الخلايا التي تحتوي على هذا الأوبسين المعدل يمكن تنشيطها بواسطة ضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة.

التطبيقات المحتملة في علم البصريات الوراثي

يمكن أن يكون هذا العمل ذا قيمة خاصة في علم البصريات الوراثي، وهو المجال الذي يستخدم البروتينات الحساسة للضوء للتحكم في الخلايا ودراستها في الأنسجة الحية. وبما أن الأطوال الموجية الأطول من الضوء يمكن أن تخترق الجسم بشكل أعمق، فإن البروتين الذي يستجيب للضوء القريب من الأشعة تحت الحمراء يمكن أن يسمح للباحثين بالوصول إلى الخلايا التي يصعب الوصول إليها.

وقال البروفيسور كوياناجي: “في هذه الدراسة، نجحنا في تحويل حساسية الأوبسين المعدل للأشعة تحت الحمراء القريبة من يعسوبات Gomphidae بشكل أكبر نحو الأطوال الموجية الأطول وأكدنا أن الأوبسين المعدل للأشعة تحت الحمراء القريبة يمكن أن يحفز الاستجابات الخلوية استجابة لضوء الأشعة تحت الحمراء القريبة”. “تُظهر هذه النتائج أن هذا الأوبسين هو أداة بصرية واعدة قادرة على اكتشاف الضوء حتى في أعماق الكائنات الحية.”

ونشرت الدراسة في علوم الحياة الخلوية والجزيئية.

تظهر هذه الاكتشافات كيف أن الطبيعة تقدم حلولًا مبتكرة قد تفيد العلوم الطبية، مما يعكس أهمية فهم التنوع البيولوجي.