بلاناريا

البلاناريا ( وتُعرف أيضاً باسم ثلاثية الفروع ؛ جمعها بلاناريا أو بلاناريا ) هي دودة مسطحة حرة المعيشة من رتبة ثلاثية الفروع . توجد البلاناريا في البيئات البحرية والمياه العذبة والبرية، وتنقسم الرتبة إلى الرتب الفرعية ماريكولا ، وكافيرنيكولا ، وكونتيننتيكولا . ^{[ 2 ]}

الديدان المسطحة ثنائية التناظر ، تفتقر إلى تجويف جسمي مملوء بسائل، ولها أمعاء ثلاثية التفرع، فرع أمامي وفرعان خلفيان. ^{[ 3 ]} وهي تفتقر إلى جهازي الدورة الدموية والتنفس، وتمتص الأكسجين عبر جدار الجسم، وتتحرك باستخدام الأهداب والتقلصات العضلية. ^{[ 3 ]} تتكاثر الديدان المسطحة، بحسب نوعها، جنسيًا أو لا جنسيًا عن طريق الانشطار أو بكلتا الطريقتين. ^{[ 3 ] [ 4 ]}

تشتهر الديدان المسطحة بقدرتها على تجديد الأنسجة والأعضاء المفقودة، وهي عملية تُمكّنها وفرة الخلايا الجذعية البالغة المعروفة باسم الخلايا الجذعية المولدة . ^{[ 5 ]} تستطيع هذه الخلايا التجدد الذاتي وإنتاج أنواع الخلايا اللازمة للتجديد والحفاظ على الأنسجة. ^{[ 4 ] [ 5 ]} وبسبب هذه القدرات التجديدية وبنيتها التشريحية البسيطة نسبيًا، تُستخدم الديدان المسطحة على نطاق واسع ككائنات نموذجية في دراسات التجديد، والخلايا الجذعية، والشيخوخة، وعلم السموم، وعلم الوراثة، والذاكرة. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

الديدان المسطحة ثنائية التناظر ، تفتقر إلى تجويف جسمي مملوء بسائل ، وتمتلئ الفراغات بين أجهزتها العضوية بنسيج حشوي . ^{[ 3 ] [ 9 ]} تفتقر الديدان المسطحة إلى جهاز دوري، وتمتص الأكسجين عبر جدار جسمها. تتناول الطعام إلى أمعائها باستخدام بلعوم عضلي، وتنتشر المغذيات إلى الأنسجة الداخلية. يمتد معوي ثلاثي التفرع عبر معظم الجسم، ويتضمن فرعًا أماميًا واحدًا وفرعين خلفيين. أمعاء الديدان المسطحة عبارة عن كيس مغلق ، لا يحتوي على فتحة خروج، ولذلك تتناول الديدان المسطحة الطعام وتطرح الفضلات من خلال نفس الفتحة، الموجودة بالقرب من منتصف السطح البطني للجسم. ^{[ 3 ]}

يتكون الجهاز الإخراجي من أنابيب عديدة تحتوي على خلايا لهبية ومسام إخراجية. كما تعمل الخلايا اللهبية على إزالة السوائل غير المرغوب فيها من الجسم عن طريق تمريرها عبر قنوات تؤدي إلى المسام الإخراجية، حيث تُطرح الفضلات على السطح الظهري للديدان المسطحة.

تمتلك الرخويات ثلاثية الفروع طرفًا أماميًا أو رأسًا توجد فيه عادةً أعضاء حسية، مثل العيون والمستقبلات الكيميائية . ولدى بعض الأنواع أذينات تبرز من حواف الرأس، وقد تحتوي هذه الأذينات على مستقبلات حسية كيميائية وميكانيكية. ^{[ 10 ]}

يختلف عدد العيون في الرخويات ثلاثية الفروع باختلاف الأنواع. فبينما تمتلك العديد من الأنواع عينين (مثل دوجيسيا أو ميكروبلانا )، تمتلك أنواع أخرى عددًا أكبر من العيون موزعة على طول الجسم (مثل معظم أنواع جيوبلانين ). وفي بعض الأحيان، قد تمتلك الأنواع ذات العينين عيونًا إضافية أو زائدة أصغر حجمًا. أما الرخويات ثلاثية الفروع التي تعيش تحت الأرض، فغالبًا ما تكون بلا عيون أو عمياء. ^{[ 10 ]}

يُغطى جسم الترايكلايدز ببشرة مهدبة تحتوي على الرابديتات . وبين البشرة والطبقة المعدية توجد أنسجة برنشيمية أو نسيج متوسط . ^{[ 10 ]}

الجهاز العصبي

يتكون الجهاز العصبي للبلاناريا من عقدة دماغية ثنائية الفصوص تُعرف باسم دماغ البلاناريا . ^{[ 11 ]} تمتد حبال عصبية بطنية طولية من الدماغ إلى الذيل. تربط الأعصاب المستعرضة، المعروفة باسم الوصلات العصبية، هذه الحبال العصبية البطنية لتشكل نظامًا عصبيًا يشبه السلم. ^{[ 3 ]} وقد ثبت أن الدماغ يُظهر تذبذبات كهروفيزيولوجية عفوية، ^{[ 12 ]} مشابهة لنشاط تخطيط كهربية الدماغ ( EEG ) لدى الحيوانات الأخرى.

تتميز دودة البلاناريا بجسم ناعم ومسطح على شكل إسفين، وقد يكون لونه أسود أو بني أو أزرق أو رمادي أو أبيض. رأسها مثلث الشكل ذو طرف غير حاد، ويحتوي على بقعتين صبغيتين حساسيتين للضوء. يوجد في قاعدة الرأس نتوءان أذنيان حساسان للمس ولوجود بعض المواد الكيميائية. يقع الفم في منتصف الجانب السفلي من الجسم، المغطى بأهداب شعرية. لا تمتلك دودة البلاناريا جهازين للدورة الدموية أو التنفس؛ يدخل الأكسجين إلى جسمها ويخرج ثاني أكسيد الكربون عن طريق الانتشار عبر جدار الجسم.

التكاثر

تتكاثر الديدان ثلاثية الفروع جنسيًا ولا جنسيًا، وقد تتمكن أنواع مختلفة من التكاثر بإحدى الطريقتين أو كلتيهما. ^{[ 3 ]} أما الديدان المسطحة فهي خنثى . في التكاثر الجنسي، يتضمن التزاوج عادةً التلقيح المتبادل.

وهكذا، تتحد إحدى أمشاجها مع مشيج دودة مسطحة أخرى. تنقل كل دودة مسطحة إفرازاتها إلى الدودة الأخرى، مانحةً إياها الحيوانات المنوية ومستقبلةً إياها . تتطور البيوض داخل الجسم وتُطرح في كبسولات. بعد أسابيع، تفقس البيوض وتنمو لتصبح ديدانًا بالغة. في التكاثر اللاجنسي، تنقسم الدودة المسطحة، ويعيد كل جزء منها بناء أنسجته المفقودة، مُكَوِّنًا تشريحًا كاملًا ومستعيدًا وظائفه. ^{[ 4 ]} يتطلب التكاثر اللاجنسي، على غرار التجدد بعد الإصابة، خلايا جذعية بالغة تُسمى الخلايا الجذعية المولدة، والتي تتكاثر وتنتج خلايا متمايزة. ^{[ 4 ]} يزعم بعض الباحثين أن نواتج انقسام الدودة المسطحة تشبه نواتج التكاثر اللاجنسي فيها؛ ومع ذلك، لا تزال النقاشات قائمة حول طبيعة التكاثر اللاجنسي في الديدان المسطحة وتأثيره على أعدادها. ^{[ 13 ]} بعض أنواع الديدان المسطحة لا جنسية حصرًا، بينما يمكن لبعضها الآخر التكاثر جنسيًا ولا جنسيًا. ^{[ 14 ]} في معظم الحالات، يشمل التكاثر الجنسي فردين؛ نادرًا ما تم الإبلاغ عن الإخصاب الذاتي (على سبيل المثال في نبات Cura foremanii ). ^{[ 10 ]}

تُعدّ دورة حياة الديدان المسطحة نموذجًا مثاليًا لدراسة العديد من العمليات البيولوجية، التي قد يكون لكثير منها آثار على صحة الإنسان وأمراضه. وقد مكّنت التطورات في تقنيات علم الوراثة الجزيئية من دراسة وظائف الجينات في هذه الحيوانات، ويُجري العلماء دراسات عليها في جميع أنحاء العالم. ومثل غيرها من الكائنات الحية النموذجية اللافقارية، مثل الديدان الأسطوانية (C. elegans) وذبابة الفاكهة (D. melanogaster )، فإنّ بساطة الديدان المسطحة نسبيًا تُسهّل الدراسات التجريبية.

تمتلك الديدان المسطحة أنواعًا عديدة من الخلايا والأنسجة والأعضاء البسيطة التي تُشابه الخلايا والأنسجة والأعضاء البشرية . ومع ذلك، فقد حظي التجدد بأكبر قدر من الاهتمام. وكان توماس هانت مورغان مسؤولاً عن بعض الدراسات المنهجية الأولى (التي لا تزال تُشكل أساس البحث العلمي الحديث) قبل ظهور علم الأحياء الجزيئي كتخصص علمي.

تُعدّ الديدان المسطحة أيضاً كائناً نموذجياً ناشئاً لأبحاث الشيخوخة . تتمتع هذه الحيوانات بقدرة تجديدية غير محدودة على ما يبدو، وقد ثبت أن دودة شميدتيا المتوسطية اللاجنسية تحافظ على طول التيلوميرات من خلال التجديد. ^{[ 18 ]}

تُستخدم ديدان البلاناريا الحية بشكل متزايد في أبحاث علم السموم نظرًا لقدرتها على التجدد، وبنيتها التشريحية البسيطة، وحساسيتها للتغيرات البيئية. تُوفر قدرتها على تجديد أجزاء الجسم المفقودة نموذجًا فريدًا لدراسة تأثيرات التعرض للمواد الكيميائية على العمليات الخلوية، بينما تجعلها استجابتها السريعة للسموم أداة فعالة لفحص المخاطر البيئية والصيدلانية المحتملة. ومن الأمثلة على هذا التطبيق اختبار تهيج الجلد القائم على التألق، حيث تُعرَّض ديدان البلاناريا لمواد كيميائية مختلفة، ويُستخدم صبغ فلوري لتقييم تلف ظهارة الجلد استجابةً للتهيج، مما يوفر طريقة فحص فعالة. ^{[ 19 ]}

تجمع عملية تجديد الديدان المسطحة بين إنتاج أنسجة جديدة وإعادة تنظيم التشريح الموجود من خلال عملية التكيف المورفولوجي . ^{[ 4 ]} يختلف معدل نمو الأنسجة بين الأنواع، ولكن في الأنواع المختبرية شائعة الاستخدام، تتوفر أنسجة مجددة وظيفية بعد 7-10 أيام من بتر الأنسجة. ^{[ 4 ]} يبدأ التجديد بعد الإصابة التي تتطلب نمو نسيج جديد. ^{[ 20 ]} تتكاثر الخلايا الجذعية الموضعية بالقرب من موقع الإصابة لتكوين بنية من الخلايا المتمايزة تسمى البرعم . تُعد الخلايا الجذعية ضرورية لإنتاج خلايا جديدة، وبالتالي فهي توفر الأساس الخلوي لتجديد الديدان المسطحة. ^{[ 21 ]} توفر آليات الإشارات الخلوية معلومات موضعية تنظم أنواع الخلايا والأنسجة التي تُنتج من الخلايا الجذعية في عملية التجديد. ^{[ 22 ]} يتم التعبير عن العديد من جزيئات الإشارة التي توفر معلومات موضعية للخلايا الجذعية، في التجديد والحفاظ على التوازن، في الخلايا العضلية. ^{[ 23 ]} بعد الإصابة، يمكن لخلايا العضلات في جميع أنحاء الجسم أن تُغير التعبير الجيني للجزيئات التي تُوفر معلومات الموقع. ^{[ 23 ]} لذلك، فإن أنشطة الخلايا الجذعية العضلية والخلايا العضلية بعد الإصابات ضرورية لنجاح عملية التجديد. ^{[ 24 ]}

لطالما اعتُبرت الديدان المسطحة "خالدة تحت حافة السكين". ^{[ 25 ]} 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. ^{[ 26 ]} وتنمو أنسجة جديدة بفضل الخلايا الجذعية متعددة القدرات التي لديها القدرة على تكوين جميع أنواع الخلايا المختلفة. ^{[ 27 ]} تُسمى هذه الخلايا الجذعية البالغة بالخلايا الجذعية المُتولدة ، وتُشكّل 20% أو أكثر من خلايا الحيوان البالغ. ^{[ 28 ]} 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. ^{[ 28 ] [ 4 ]}

لا يشترط تقطيع الكائن الحي إلى أجزاء منفصلة تمامًا لمشاهدة ظاهرة التجدد. في الواقع، إذا قُطع رأس الدودة المسطحة إلى نصفين من المنتصف، مع الإبقاء على كل نصف، فمن الممكن أن تُجدد الدودة رأسين وتستمر في الحياة. ^{[ 29 ]}

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. ^{[ 30 ]} 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 أيضًا تحفيز تجدد الديدان المسطحة ذات الرأسين عن طريق معالجة الأجزاء المبتورة بعوامل دوائية تغير مستويات الكالسيوم ، و AMP الحلقي ، ونشاط بروتين كيناز C في الخلايا، ^{[ 31 ]} وكذلك عن طريق حجب التعبير الجيني (RNA المتداخل) لمسار إشارات Wnt/β-Catenin الكلاسيكي . ^{[ 22 ]}

في عام ١٩٥٥، 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 ١٩٦٣، كرر ماكونيل التجربة، ولكن بدلاً من قطع الديدان المسطحة المدربة 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 مدربة.

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. ^{[ 32 ]} 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 . ^{[ 33 ] [ 34 ]} 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.

في عام 2012، أظهر تال شومرات ومايكل ليفين أن الديدان المسطحة تُظهر دليلاً على استرجاع الذاكرة طويلة المدى بعد تجديد رأس جديد. ^{[ 7 ]}

تُستخدم أنواع عديدة من الديدان المسطحة على نطاق واسع في البحوث البيولوجية. ومن الأنواع التجريبية الشائعة: Schmidtea mediterranea و Schmidtea polychroa و Dugesia japonica ، ^{[ 3 ]} والتي تتميز بقدرتها الفائقة على التجدد وسهولة استزراعها في المختبر. في العقود الأخيرة، برزت S. mediterranea كنوع مفضل في أبحاث البيولوجيا الجزيئية الحديثة، وذلك بفضل كروموسوماتها الثنائية وتوفر سلالات لا جنسية وجنسية منها. ^{[ 6 ]}

أكثر أنواع الديدان المسطحة استخدامًا في مختبرات المدارس الثانوية والسنة الأولى من الجامعة هي دودة جيرارديا تيجرينا البنية . ومن الأنواع الشائعة الأخرى المستخدمة دودة بلاناريا ماكولاتا السوداء ودودة جيرارديا دوروتوسيفالا .

• مجلة Worm Runner's Digest – مجلة علمية ساخرة (وجادة) (1959–1979) 

• مزيد من المعلومات حول ديدان المياه العذبة وبيولوجيتها
• مزيد من المعلومات حول الفحص الجيني لتحديد جينات التجديد
• مقاطع فيديو على يوتيوب: مقطع فيديو عن دودة بلاناريا تأكل دودة ، بلاناريا
• شميدتيا ميديترانيا ، حقائق، تشريح، صورة. مؤرشفة بتاريخ 30 ديسمبر 2010 في أرشيف الإنترنت على موقع GeoChemBio.com
• ندوة أليخاندرو سانشيز ألفارادو: التجدد في الديدان المسطحة
• رابط لمقال يناقش بعض الأبحاث حول خلود الديدان المسطحة
• أداة عرض سهلة الاستخدام وقاعدة بيانات لتجارب تجديد الديدان المسطحة
• أبو بكر، عزيز (27 فبراير 2008). "الديدان الخالدة" . مجلة تيست تيوب . برادي هاران لجامعة نوتنغهام .
• تريكلاديدا في موسوعة الحياة (EOL)
• الديدان المسطحة الأرضية على موقع الكائنات المميزة التابع لجامعة فلوريدا / معهد علوم الأغذية والزراعة