بطيء الخطو
دب الماء: حيوان مجهري ينجو من الفراغ والإشعاع والجفاف بإيقاف أحيائه تقريباً.
بطيء الخطو حيوان مجهري من شعبة Tardigrada، وُصف أول مرة عام 1773 ويُعرف عادةً بدب الماء. تُعرف نحو 1,500 نوع. وهو من أكثر الحيوانات قدرة على التحمل، إذ ينجو من حرارة وضغط شديدين ومن انعدام الهواء والإشعاع والجفاف والجوع. وفي 2007 عرّضته مهمة FOTON-M3 لفراغ المدار الأرضي المنخفض 10 أيام فعاش مجدداً بالترطيب، محمياً جزئياً ببروتينات Dsup.
في هذا المقال
نظرة عامة
بطيء الخطو حيوان مجهري مقسم بثماني سيقان، ينتسب إلى شعبة Tardigrada التي تُعدّ جزءاً من فوق شعبة Ecdysozoa 1Tardigrade · Wikipedia ↗. ويُعرف في الاستعمال الشائع باسم دب الماء، وقد سماه عالم الحيوان الألماني يوهان أوغست إفرايم غويتزه عام 1773 بـ Kleiner Wasserbar أي دب الماء الصغير 1. ومن أسمائه الأخرى خنزير الطحالب 1. ويُحصى في هذه الشعبة نحو 1,500 نوع 1.
تنتشر بطيئات الخطو في الطحالب والأشنات، ويمكن جمعها بسهولة وفحصها بمجهر منخفض التكبير 1. وتعيش معظم الأنواع في موائل رطبة كالأشنات والحزازيات الكبدية والطحالب، وكذلك مباشرة في التربة وورق الأشجار المتساقط 1. وعلى الطحالب قد تبلغ كثافتها أكثر من 2 مليون في المتر المربع 1.
يُعدّ بطيء الخطو من أكثر الحيوانات قدرة على التحمل، إذ ينجو من حرارة وضغط شديدين ومن انعدام الهواء والإشعاع والجفاف والجوع 1. وقد نجت دببة الماء من الانقراضات الجماعية الخمسة كلها على الأرض منذ تطورها الأول قبل نحو نصف مليار سنة 2Tardigrades: Facts about one of the hardiest animals on Earth · Live Science ↗. وينتهي كل ساق لديه بمخلب واحد أو أكثر حسب النوع، وفي بعض الأنواع تتحور المخالب إلى وسائد لاصقة 1.
1. التسمية والوصف الأول
أول وصف علمي لبطيء الخطو يعود إلى سنة 1773، وقد صاغه يوهان أوغست إفرايم غويتزه الذي أطلق عليه اسم Kleiner Wasserbar، أي دب الماء الصغير 1. ومن هذا الاسم الأول تفرّعت الأسماء الشائعة التي عُرف بها الحيوان في اللغات الأوروبية، ومنها دب الماء وبطيء الخطو. ويُعدّ هذا الحيوان المجهري من أشهر اللافقاريات التي أثارت انتباه الباحثين منذ القرن الثامن عشر. وقد ظل موضع دراسة متصلة لما يتميز به من قدرات فسيولوجية غير مألوفة.
ويُعرف عن بطيء الخطو قدرته على التعلم، إذ أُثبت في النوع Dactylobiotus dispar تكييف كلاسيكي 1. فقد دُرّب هذا النوع على الانطواء في حالة البرميل الدفاعية استجابةً لضوء أزرق مقترن بصدمة كهربائية صغيرة 1. وهذه النتيجة تكشف أن سلوكه الدفاعي ليس ردّ فعل جامداً فحسب، بل قابل للتشكّل بالشرط. وهي من أوضح الأدلة على مرونة سلوكية لدى هذا الكائن المجهري.
2. البنية والتنوع
يُعرف من أنواع بطيء الخطو نحو 1,500 نوع، في حين تُقدَّر الأنواع المحددة بنحو 1,300 نوع 12. وتشمل موائله الرئيسية الطحالب والأشنات والحزازيات الكبدية والتربة والورق المتساقط 1. أما الموائل المتخصصة فتضم الينابيع الساخنة وعوائل من اللافقاريات البحرية 1. وتنتهي كل ساق لدى بطيء الخطو بمخلب واحد أو أكثر حسب النوع، وفي بعض الأنواع تتحور المخالب إلى وسائد لاصقة 1. وفي الأنواع البحرية تكون السيقان قابلة للامتداد، أما الأنواع غير البحرية فلها أنابيب مالبيكي إخراجية حيث يتصل المعي بالأمعاء الغليظة 1.
3. الأنواع والتوزيع
تنتشر بطيئات الخطو في موائل رطبة متنوعة، إذ تعيش معظم أنواعها في الأشنات والحزازيات الكبدية والطحالب، وتوجد كذلك مباشرة في التربة وورق الأشجار المتساقط 1. وتتباين كثافة أفرادها تبايناً واسعاً بحسب الموطن، فقد يبلغ عددها في التربة حتى 300,000 في المتر المربع 1، في حين تبلغ كثافتها على الطحالب أكثر من 2 مليون في المتر المربع 1. ويُعرف في شعبة Tardigrada نحو 1,500 نوع، وهي شعبة تُعدّ جزءاً من فوق شعبة Ecdysozoa 1. ويمتد تاريخ هذه الكائنات في سجل الحياة إلى العصر الكامبري، حيث تعود أقدم أحفورة معروفة لها إلى نحو 500 مليون سنة 1، بما يوازي عمراً تطورياً يقارب نصف مليار سنة 2.
4. الموائل
تتخذ بطيئات الخطو من الأوساط الرطبة مستقراً لها، فتنتشر في الطحالب والأشنات والحزازيات الكبدية، وتوجد كذلك مباشرة في التربة وورق الأشجار المتساقط 1. ويسهل على الباحث جمعها من هذه الموائل ثم فحصها بمجهر منخفض التكبير 1. وإلى جانب ذلك تأوي بعض الأنواع إلى موائل أكثر تخصصاً، كالينابيع الساخنة، أو تعيش طفيلاً أو معايشاً للافقاريات البحرية 1.
ولم تقتصر دراسة هذه الكائنات على الأرض، إذ حملت محطة الفضاء FOTON-M3 عام 2007 عينات منها إلى المدار الأرضي المنخفض 3Tardigrades in space · Wikipedia ↗.
5. دورة الحياة والتكاثر
تتنوع استراتيجيات التكاثر لدى بطيء الخطو تنوعاً يثير الانتباه؛ فبعض الأنواع تبدو بلا ذكور على الإطلاق، وهو ما يشير إلى شيوع التوالد العذري بينها 4Water bear · Wikipedia ↗. ويقوم هذا النمط على إنتاج النسل من دون تلقيح، في غياب الجنس الذكري الظاهر. أما الأنواع الأخرى فتضم ذكوراً وإناثاً على النحو المألوف. ويُعدّ هذا التباين في أسلوب التوالد من أبرز ملامح تنوع هذه الكائنات.
وفيما يخص البيض، فإن بيض Austeruseus faeroensis كروي الشكل بقطر 80 ميكرومتراً، وسطحه ذو نتوءات 4. ويُسجَّل هذا القياس ضمن حجم البيض في قاعدة الحقائق 1. وتشير هذه التفاصيل إلى أن بيض هذا النوع يحمل سمات شكلية دقيقة يمكن تمييزها بها.
6. الأطوار المقاومة
تحتفظ بطيئات الخطو في دورة حياتها بأطوار مقاومة إلى جانب البيض، هي الأكياس والبراميل، وقد هيّأها صغرها ومتانتها لأن تُنقل مسافات طويلة محمولةً على الريح أو على أقدام حيوانات أخرى 1. وأبرز هذه الأطوار البراميل، وهي كرات صغيرة جافة تتحول إليها البطيئات فتكاد توقف استقلابها 2. ولا تعود إلى الحياة إلا عندما تتحسن الظروف المحيطة بها 2.
7. قدرة التحمل
يُعدّ بطيء الخطو من أكثر الحيوانات قدرة على التحمل في الطبيعة، إذ ينجو من ظروف قاسية تعجز عنها معظم الكائنات الحية 1. فهو يصمد أمام الحرارة والضغط الشديدين، ويحتمل انعدام الهواء والفراغ 1. ولا يقف الأمر عند هذا الحد، بل يتحمل الإشعاع والجفاف والجوع 1. وهذه القدرة الاستثنائية تجعله نموذجاً لافتاً في دراسة حدود الحياة وصمودها.
لم تقتصر قدرة بطيء الخطو على الظروف القاسية الراهنة، بل امتدت إلى أعمق أزمات الحياة على الأرض 2. فقد نجا من الانقراضات الجماعية الخمسة كلها، وهي أحداث جسام محت معظم أشكال الحياة عبر تاريخ الكوكب 2. ويشهد هذا النجاة المتكرر على متانة تركيبه الحيوي وقدرته على الصمود في وجه التحولات الكبرى.
8. بطيء الخطو في الفضاء
طالما استوقف الباحثين ما تتمتع به بطيئات الخطو من قدرة على احتمال الظروف القاسية، فاتُّجه إلى استثمارها في الفضاء. فقد اقتُرح استخدامها في الفضاء عام 1964 لتحمل الإشعاع 3. ثم تجسّد هذا الاقتراح عملياً في مهمة FOTON-M3 عام 2007 في المدار الأرضي المنخفض، حيث عُرضت للفراغ مدة 10 أيام 3. وبعد ذلك أُعيدت إلى الحياة بالترطيب 3.
وفي تجربة TARDIS أظهر النوع Milnesium tardigradum قدرته على النجاة من فراغ الفضاء والأشعة فوق البنفسجية 3. وقد كان هذا النوع هو الذي أظهر هذه النجاة في تلك التجربة 3. ويُعزى جانب من هذه الحماية إلى بروتين Dsup الواقي للحمض النووي 3.
ولم يقتصر حضور بطيئات الخطو في الفضاء على مدار الأرض، بل ارتبطت بمهمة قمرية هي بيريشيت عام 2019 3. كما خُصّصت لها تجربة على المحطة حملت اسم Cell Science-04 5Microscopic Superheroes to Help Protect Astronaut Health in Space · NASA ↗.
9. أبحاث محطة الفضاء الدولية
تُجري محطة الفضاء الدولية تجربة تحمل اسم Cell Science-04، تبحث في كيفية نجاة بطيئات الخطو من ظروف الجذب الصغري والإشعاع المرتفع 5. ويفحص الباحثون في هذه التجربة أي جينات بطيء الخطو تُشغَّل أو تُطفأ استجابةً للسفر الفضائي القصير والطويل 5. ويُطرح إفراط إنتاج مضادات الأكسدة بوصفه استراتيجية حماية محتملة لدى هذه الكائنات 5. ويمكن أن يوجه فهم كيفية تحمل بطيئات الخطو للبيئات القاسية البحثَ في حماية البشر خلال السفر الفضائي الطويل 5.
10. الخط الزمني
-
1773أول وصف علميوصف عالم الحيوان الألماني يوهان أوغست إفرايم غويتزه بطيء الخطو أول مرة، وأسماه Kleiner Wasserbar أي دب الماء الصغير 1
-
1964اقتراح استخدامه في الفضاءاقتُرح استخدام بطيئات الخطو في الفضاء أول مرة بسبب تحملها الشديد للإشعاع 3
-
2007مهمة FOTON-M3بدأ استخدام بطيئات الخطو في الفضاء بمهمة FOTON-M3 في المدار الأرضي المنخفض، حيث عُرضت للفراغ 10 أيام ثم أُعيدت إلى الحياة بالترطيب 3
11. السجل الأحفوري والعمر التطوري
تُعدّ دببة الماء من أقدم الكائنات الحية التي خلّفت أثراً في السجل الأحفوري؛ إذ يعود أقدم أحفورة معروفة منها إلى العصر الكامبري، قبل نحو 500 مليون سنة 4. ويُرجّح أن تطورها الأول جرت قبل نحو نصف مليار سنة، وهو ما يتسق مع هذا الأثر الأحفوري المبكر 2. وقد أتاح لها هذا القدم المديد أن تشهد تحولات كبرى في تاريخ الحياة على الأرض، إذ نجت من الانقراضات الجماعية الخمسة كلها 2. وبهذا تجمع بين عمق الجذور التطورية وقدرة استثنائية على البقاء عبر العصور الجيولوجية المتعاقبة 2.
12. القدرة على التعلم
يُعدّ التكييف الكلاسيكي من أبرز ما رُصد من سلوك هذه الكائنات في شأن التعلم، إذ أمكن تدريب النوع Dactylobiotus dispar على الانطواء في حالة البرميل الدفاعية استجابةً لضوء أزرق اقترن بصدمة كهربائية صغيرة 1. فالمثير الضوئي، وهو في أصله محايد، اكتسب بعد الاقتران دلالةً تحذيرية تدفع الحيوان إلى الحالة الدفاعية قبل حلول الصدمة 1. ويُظهر ذلك أن ما يبدو سلوكاً انعكاسياً جامداً قد يخضع للتشكيل بالتجربة المتكررة 1.
وتتصل هذه القابلية للتشكيل بخصائص الأطوار المقاومة في دورة حياته، إذ إن بيضها وأطوارها المقاومة، وهي الأكياس والبراميل، صغيرة ومتينة بما يكفي للنقل لمسافات طويلة بالريح أو على أقدام حيوانات أخرى 1. فانتقال هذه الأطوار بين المواضع يحمل معه إمكان انتقال ما اكتسبه الفرد من اقترانات سلوكية إلى بيئات جديدة 1.
13. أسئلة شائعة
ما معنى الاسم الشائع دب الماء؟
أطلق عالم الحيوان الألماني يوهان أوغست إفرايم غويتزه على هذا الحيوان اسم Kleiner Wasserbar، أي دب الماء الصغير، وذلك عند وصفه له أول مرة سنة 1773 1.
هل ينجو بطيء الخطو من الفراغ؟
تحمي بروتينات Dsup الحمض النووي لدى بطيء الخطو من التلف الذي يسببه الإشعاع 3.
كيف تنتهي سيقان بطيء الخطو؟
تنتهي كل ساق بمخلب واحد أو أكثر بحسب النوع، وقد تتحور المخالب في بعض الأنواع إلى وسائد لاصقة 1.
14. أهم التواريخ
- 1773أول وصفيصف يوهان أوغست إفرايم غويتزه هذه الحيوانات ويسميها Kleiner Wasserbar أي دب الماء الصغير.
- 1964اقتراحها لبحث الفضاءيقترح الباحثون أول مرة استخدام بطيئات الخطو في تجارب الفضاء بسبب تحملها الشديد للإشعاع.
- 2007FOTON-M3 تعرضها للفراغتعرض تجربة TARDIS بطيئات الخطو لفراغ المدار الأرضي المنخفض وأشعته فوق البنفسجية 10 أيام، فتعود إلى الحياة بالترطيب.
- 2019بيريشيت تتحطم على القمريحمل المسبار القمري الإسرائيلي بيريشيت كبسولة من بطيئات خطو في حالة خفاء حيوي، ويتحطم على القمر.
- 2021Cell Science-04 تبدأ على المحطة الدوليةتجربة على متن محطة الفضاء الدولية تدرس كيفية نجاة بطيئات الخطو من الجذب الصغري والإشعاع المرتفع، لإفادة السفر الفضائي البشري.
15. الأسئلة الشائعة
كم يبلغ عدد الأنواع المحددة من بطيئات الخطو؟
تُقدَّر الأنواع المحددة من بطيئات الخطو بنحو 1,300 نوع 2.
هل لبطيئات الخطو ذكور وإناث؟
معظم أنواع بطيئات الخطو لها أفراد ذكور وإناث، وبعض الأنواع خنثى وتلقح نفسها 1.
كيف تُصنَّف بطيئات الخطو في شجرة الحياة؟
تنتسب بطيئات الخطو إلى شعبة Tardigrada، وهي جزء من فوق شعبة Ecdysozoa 1.
هل توجد أنواع من بطيئات الخطو ذات توزيع محدود؟
لكثير من أنواع بطيئات الخطو توزيعات متخصصة، وكثير منها إقليمي ومحدود بنوع موطن واحد كالجبال 1.
ما الذي حملته مهمة بيريشيت إلى القمر؟
كانت كبسولة تحوي بطيئات خطو في حالة خفاء حيوي على متن المسبار القمري الإسرائيلي بيريشيت، الذي تحطم على القمر 3.
المراجع (5)
- 1Tardigrade — Wikipedia موقع↩عرض المصدر
- 2Tardigrades: Facts about one of the hardiest animals on Earth — Live Science موقع↩عرض المصدر
- 3Tardigrades in space — Wikipedia موقع↩عرض المصدر
- 4Water bear — Wikipedia موقع↩عرض المصدر
- 5Microscopic Superheroes to Help Protect Astronaut Health in Space — NASA موقع↩عرض المصدر