لماذا كانت حشود من الأنواع الجديدة أمام أعيننا طوال الوقت

يقول برايان كارستنز Bryan Carstens، عالم الأحياء التطورية من جامعة ولاية أوهايوThe Ohio State University في كولومبوس: «الخفافيش هي من أكثر الأنواع Species جذباً للاهتمام». إذ تطورت الخفافيش من السلف نفسه كما فعلنا ومعظم الأنواع الأخرى، وهي تطارد الحشرات في الظلام بإصدار أصوات وتتبع صداها. وهي تعيش لعقود تزيد على ما تعيشه الثدييات الأخرى التي في حجمها، كما أنها اجتماعية للغاية.
ويعتقد كارستنز أن الخفافيش لافتة للاهتمام لسبب آخر أيضاً، إذ توجد المئات من الأنواع غير المكتشفة منها. ومن خلال التدقيق في جينات 1,400 نوع من الخفافيش التي نعرفها، فقد اكتشف وزملاؤه 600 نوع جديد من الخفافيش التي جُمعت عن طريق الخطأ مع الأنواع الأخرى. وهي ليست سوى غيض من فيض، خاصةً
أنه وزملاؤه قد حددوا آلاف الثدييات المفقودة.
ولا ينبغي أن يكون ذلك مفاجئاً لنا؛ إذا تشير التقديرات إلى أن ما يتراوح بين 90 إلى 99 % من الأنواع الحية لم تحدد بعد. وصار من الواضح أيضاً أن العديد من الأنواع الجديدة قد جمعت حديثاً، لكن لم يُعترف بها في المتاحف بعد. وبعبارة أخرى، فإن معرفتنا بالحياة على الأرض ضئيلة. ولكن وجد الباحثون طريقة للكشف– ببراعة- عن العديد من الأنواع التي لم نكتشفها.
وجاء الأخبار في الوقت المناسب. فأنشطتنا تتسبب في انقراض جماعي ينافس ذلك الذي تسبب في انقراض الديناصورات. لذا فإننا بحاجة ماسة إلى معرفة الأنواع الموجودة إن كنا نرغب في عكس هذا التدمير للتنوع البيولوجي Biodiversity.
فهرسة الطبيعة ليست بالأمر الهين. فقد وصف علماء التصنيف نحو مليوني نوع، لكنه ليست لديهم معلومات واضحة حول العدد الحقيقي لها. يقول كارستنز: «تدور الكثير من التقديرات حول عدد الأنواع غير المعروفة التي قد تكون متوارية»، إضافة إلى مسألة كيفية تعريف الأنواع، وفي هذا الصدد يضيف: «القاعدة هي أنه لا توجد في الواقع أي قاعدة».

ما النوع؟
تقليدياً، بنى علماء التصنيف قراراتهم وفقا للمورفولوجيا Morphology، وذلك برصد السمات الفيزيائية للكائنات الحية لمعرفة مدى انتمائها إلى بعضها البعض. ولكن عادة ما يصاحب عملية التطور تغير تدريجي مستمر وتنوع ضمن مجموعة من الكائنات الحية؛ لذا تعتبر مثل هذه الأحكام شخصية.
وفي السنوات الأخيرة، أدت تطورات علم الوراثة إلى اكتشاف طرق جديدة للتمييز بين الأنواع. ولكن، لا يوجد توافق في الآراء حول النهج الذي يجب اتباعه، فالعديد من الجينات تتجاهل التحليلات والسمات الجسدية والسلوكية، وهي ما تسبب التطور في الواقع.
هذا العام، هدفت إحدى الدراسات إلى تجنب أوجه القصور هذه. فجنس Genus خفافيش حدوة الحصان Horseshoe bats آخذ بالتوسع بسرعة، فهو يتألف من 106 أنواع معروفة، تمّ تحديد 18 نوعاً منها منذ عام 2000. وقد تفحصت أليس هيوز Alice Hughes وزملاؤها من جامعة هونغ كونغ University of Hong Kong المئات منها من نحو 11 نوعاً منها. أولا، قارنوا جينات الحيوانات، ومن ثم فحصوا سمتين مهمتين تطوريّاً: إصدار الأصوات وشكل الأنف. معاً، كشفت الجينات والمورفولوجيا أن الأنواع الأحد عشر تحتوي على 44 نوعاً متواريا محتملاً؛ مما يشير إلى احتمال وجود أنواع خفافيش حدوة الحصان الآسيوية تزيد بـ 40 % على ما كنا نعتقد.
مثل هذه الدراسات القياسية شاقةٌ للغاية، ولا وتوفر تبصرات إلا فيما يخص جزءاً صغيراً فقط من التنوع البيولوجي. كما أن دراسة التصنيف تفتقر إلى الموارد والقوى البشرية. إذاً، كيف يمكننا فهم الصورة الأكبر؟
هنا يدخل كارستنز وفريقه إلى المشهد. فمع تقلص عملهم الميداني بسبب انتشار الوباء، حاولوا الإجابة عن هذا السؤال. إذ سيمثل التعامل مع الطبيعة بكاملها طموحاً كبيراً بالنسبة إلى فريق مكون من خمسة أشخاص هم كارستنز وثلاثة من طلبة الدراسات العليا، هم دانييل بارسونز Danielle Parsons، وجامين ويرينغا Jamin Wieringa، ودرو داكيت Drew Duckett، إلى جانب تارا بيليتييه Tara Pelletier من جامعة رادفود Radford University في فرجينيا. وبدلاً من ذلك، فقد ركز الفريق على الثدييات بهدف ابتكار طريقة جديدة لاستكشاف التنوع البيولوجي الخفي الذي يمكن تطبيقه على الكائنات الحية الأخرى.

أوجه التشابه الجيني
حدد علماء التصنيف نحو 6,500 نوع من الثدييات، وبحث الفريق في نحو 4,310 منها، وهي تمثل 27 رتبة من رُتَب Order الثدييات (مجموعة من الأنواع ذات صلة ببعضها). وفي هذا يصف بارسونز -المؤلف الرئيس للورقة الأخيرة- العمل: «أدرجنا فقط الأنواع التي لدينا بيانات وراثية قوية لها». وقد احتاج الفريق بشكل خاص إلى معلومات حول ترميزين شريطيين لحمض النووي Barcoding genes، وتوجد هذه الجينات عادة على الحمض النووي الموجود في الميتوكوندريا (المتقدرات) Mitochondria -مصانع القوة في الخلايا حيث تنتج الطاقة. وقد ثبت أن جينات الترميز الشريطي لها اختلافات محددة للغاية، وفق ما وضحه بارسونز. وقد حلّلوا هذين الجينين لأنهما الأكثر استخداماً لتحديد أنواع الثدييات الجديدة. مثاليا، أنت ترغب في النظر في المزيد من الجينات، لكن لابد من المقايضة. ويستطرد قائلا: «صحيح أن هناك بيانات أقل، ولكن أيضا تكلفة ووقت أقل أيضاً».
اختبر الباحثون بيانات الترميز الشريطي بطريقتين، تنطوي الأولى على قياس المسافة الجينية Genetic distance method بين أزواج من الأفراد. وهذا يستلزم اصطفاف تسلسل جينات الترميز الشريطي لمعرفة مدى اختلافها. فإن وجد كيانان (مجموعتان) مختلفان بنسبة تزيد على 5% عن بعضهما البعض، فيمكن اعتبارهما من نوعين مختلفين كما يقول كارستنز.
في حين تتخذ الطريقة الثانية نهجاً أكثر تطورياً. إذ تستفيد هذه الطريقة من فكرة أنه على الرغم من أن التغيير الجيني يميل إلى الحدوث تدريجياً وباستمرار ضمن المجموعات Populations، إلا أنه وعند حدوث الانتواع Speciation فإن العديد من الآباء ينقلون تنويعات جينية Gene variants جديدة إلى أبنائهم. ويمكن رصد ذلك في البيانات الجينية من خلال البحث عن السلالات Lineages، حيث يظهر انتقال التنويعات الجينية عبر الأجيال دون أي ضياع. ويولد هذا التغير الجيني التدريجي قليلاً من السلالات، لكن وعندما تلتقي السلالات في عنقود Cluster فهذا يشير إلى الانتواع. وعلى الرغم من أن هذا النهج يميل إلى المبالغة في تقدير الأنواع، إلا أن طريقة قياس المسافة الجينية عادة ما تقلل من عدد الأنواع. «لذلك توازن الطريقتين بين بعضهما البعض»، كما يقول بارسونز.
وبالجمع بين الطريقتين، وجد الباحثون أكثر من ألفي نوع جديد محتمل متواري داخل الجينوم الذي فحصوه. وأشار تقييم جديد إلى أن ثلث الأنواع المعروفة التي فحصوها تحتوي على نوع واحد أو أكثر من الأنواع المتوارية. وشاع ذلك بشكل خاص في ثلاث فئات هي الخفافيش والقوارض وشفويات المعي الأعور Eulipotyphlans. وإجمالاً، فقد أشار التحليل إلى أن نحو 20 % من الثدييات لم تحدد تكتشف بعد.

أين تختبئ هذه الأنواع؟
لكن هذه ليست سوى مجرد بداية. بعد ذلك، أراد الباحثون طريقة للتنبؤ بمكان وجود هذه الأنواع المتوارية- وهي معلومات ضرورية لعلماء التصنيف الذين يحاولون توجيه وقتهم ومواردهم بطريقة فعالة. للقيام بذلك، كان لا بد من دراسة كمية هائلة من البيانات: لكل نوع من الأنواع المعروفة في الدراسة، جمعت معلومات لنحو 117 سمة Trait، بما في ذلك جوانب المورفولوجيا وتاريخ الحياة، إلى جانب تفاصيل المناخ والجغرافيا والبيئة التي تعيش فيها هذه الأنواع، ليحصدوا 33 مليون معلومة في المجموع. لكن وفقا لكارستنز، لن ينفع استخدام تحليل منتظم للبحث عن الترابط بينها لأن هناك الكثير من المتغيرات Variables التي قد تؤثر في بعضها؛ لذا وبدلاً من ذلك، فقد استعانوا بالذكاء الاصطناعي AI.
استخدموا لذلك خوارزمية تحليل الغابة العشوائية Random forest analysis وهي تشبه النهج الذي تستخدمه نتفليكس لتتنبأ بالبرامج الجديدة التي توصي بها بناء على مشاهداتك السابقة. ففي البداية، عمد الباحثون إلى تدريب الذكاء الاصطناعي على 80 % من البيانات، ثم استخدموا الـ 20 % المتبقية لاختبار نموذج التدريب. وكشف ذلك أن الأنواع المتوارية من المرجح أن توجد في الثدييات ذات الأجسام الصغيرة والحيوانات الكبيرة التي تعيش في المناطق المدارية الموسمية، وخاصة جنوب شرق آسيا.
وتعتبر الثدييات من بين المجموعات الأكثر دراسة بين الكائنات الحية. وإذا كانت معلوماتنا عنها غير مكتملة إلى هذا الحد، فماذا يخبرنا ذلك عن تقديرات عدد الأنواع التي اكتشفناها مؤخراً؟ «أعتقد أنه أقرب إلى 1 منه إلى 10%» كما يقول كارستنز. «فكر في العث. هناك العديد من أنواع العث التي تتغذى بأنواع أخرى من العث، وربما هناك عث يتغذى بالعث الذي يتغذى بعث آخر». ويعتقد الباحثون أن طريقتهم يمكن أن تساعد على التنبؤ بمكان الأنواع المختبئة. ومن المسلم به أنه لا يمكن اكتشاف سوى تلك الموجودة في العينات المعروفة بالفعل. ومع ذلك، يشتبه كارستنز في وجود علاقة عامة. «قد يعطي هذا تقديراً تقريبياً لعدد الأنواع غير المكتشفة» كما يقول.
صورة: شلال في لومبوك، إندونيسيا. يُعتقد أن الغابات المطيرة تخفي العديد من الأنواع غير المعروفة.

الانقراض الجماعي
غير أن هناك آخرين ممن هُمْ أكثر حذرا. إذ يتمثل أحد المخاوف في أن يؤدي استخدام التحليل الجيني للتمييز بين الأنواع إلى ما يسمى التضخم التصنيفي Taxonomic inflation. ويقول مارك كوستيلّوMark Costello من جامعة نورد Nord University في النرويج: «يزداد التنوع الجيني في الأنواع ذات الجماعات الأكبر والتدفق الجيني العالي. لذا، فإن زيادة التنوع الجيني لا تعني المزيد من الأنواع». ويتفق معه في ذلك ستيفن غارنيت Stephen Garnett من جامعة تشارلز داروين Charles Darwin University في أستراليا ويقول: «لا يمكن إثبات صحة العديد من المجموعات التصنيفية المنفصلة على أساس عدد قليل من جينات الميتوكوندريا المدروسة عن كثب». ويركّز كلاهما على ضرورة الجمع بين التحليلات الجينية ودراسات المورفولوجيا. وحتى في هذه الحالة هناك أوجه قصور. وتشير هيوز التي اعتمدت ذلك في دراستها عن خفافيش حدوة الحصان، إلى أن الصفات المميزة الأكثر فائدة قد تكون مميزة تماماً، مثل الأنف ورقي الشكل، أي بُنية الأنف الشبيهة بالأوراق لدى العديد من الخفافيش التي لم تدرس إلا قليلاً قبل الآن. وتضيف: «إذا تم قياس الصفات الخاطئة، فستكون أقل فائدة».
يقول سكوت تومسون Scott Thomson من مركز دراسة سلاحف الأمازون في البرازيل: «ما يثير قلقي الأكبر بخصوص العديد من المختبرات الجزيئية ذات الحجم الكبير هو عدم وجود تحليل مورفولوجي وصفات مفيدة لتمييز المجموعات التصنيفية عن بعضها البعض» مع ذلك، يرى أن النهج الذي طورته بارسونز وزملاؤها «أداة مفيدة لتركيز الأبحاث» وتشجيع الاستثمار الذي تزداد الحاجة إليه. ويقول هيوز إن الورقة تسلط الضوء على الحاجة إلى تعزيز جهود الحفاظ على المناطق الحاسمة.
ويتفق كل من كارستنز وبارسونز حول رأي واحد، إذ يقول: «لقد بدأنا ننتبه لحقيقة هذا الانقراض الجماعي الضخك الذي يحدث ونحن مسؤولون عنه. ولكن الناس ما زالوا غير ملتزمين ببذل الجهود اللازمة لتخفيفه قدر الإمكان». ويضيف كارستنز: «إذا كنا سنتخذ قرارات ذكية ولدينا أمل بإنقاذ أي جزء صغير من التنوع البيولوجي فعلينا أن نعرف ما هو موجود بالفعل».
ويمكن أن يساعد هذا النهج في حل أزمة أخرى من أزمات القرن الحادي والعشرين. إذ نبهتنا جائحة كوفيد-19 إلى الأمراض التي تهدد البشرية والتي يمكن أن تنتقل من الحيوانات إلى البشر. وكما تشير هيوز وزملاؤها، فإن خفافيش حدوة الحصان تعتبر مصدراً رئيسياً لمسببات الأمراض هذه، بما في ذلك الفيروسات التاجية Coronaviruses كتلك التي تسبب كوفيد-19؛ لكنها ليست الكائنات الوحيدة. ولمنع انتشار الأوبئة في المستقبل فإننا بحاجة ماسة إلى معرفة المزيد عن هذه الأنواع الحاملة للأمراض.
ومن المفارقات، أنه ولولا فرض قيود كوفيد- 19، لم يكن لدى بارسونز وزملائها الوقت الكافي لإجراء هذا البحث. يقول كارستنز حول ذلك: «كانت هذه ورقة علمية رمزية عن الوباء». إنه ذلك نوع من الأشياء التي لم تكن لتحدث في الأوقات العادية.

شفويات المعي الأعور:
سمينة، وعمياء، ورائعة

بقلم كيت دوغلاس

ترجمة حنان

© 2022, New Scientist, Distributed by Tribune Content Agency LLC.