هل تساعد مقارنة الفقاريات واللافقاريات في فهم التطوّر؟

كنت أتحيّر كثيرًا من فكرة أن حيوانين يبدوان مختلفين تمامًا قد يتشاركان نفس الأساس في التكاثر؛ وما اكتشفته جعلني أتصالح مع التنوع البيولوجي. على مستوى الخلية يحدث نفس الشيء تقريبًا في فقاريات ولافقاريات: تكوّن الأمشاج عبر الانقسام الميوزي، وتخصيب بين بويضة وحيوان منوي (أو نظيراتهما) هو النقطة المحورية التي تؤدي إلى فرد جديد. هذا يعني أن المبادئ الجينية الأساسية متشابهة — تبادل الجينات، إعادة التركيب، والانتقاء الطبيعي يختار استراتيجيات التكاثر المناسبة لكل نوع. لكن الاختلافات العملية هائلة وممتعة: في اللافقاريات ترى أشياء غريبة مثل التبرعم اللاجنسي عند الإسفنجيات والنسخ الخلوية في قناديل البحر، بينما الفقاريات تعتمد غالبًا على التكاثر الجنسي المعتمد على أعضاء تناسلية متقدمة. رغم ذلك، الكثير من اللافقاريات تستخدم التلقيح الداخلي أو الخارجي بحسب البيئة، تمامًا كما الأسماك والبرمائيات التي تفرّخ في الماء. من النواحي التطورية لاحظت أن بعض الحلول ظهرت أكثر من مرة بشكل مستقل: الأمومة الداخلية (الحمل) تطورت في الزواحف والأسماك وبعض الحلزونات؛ والتكاثر بدون تلقيح (التوالد العذري) ظهر في سلاسل حيوانية متعددة. الخلاصة عندي أن القاسم المشترك هو المبدأ الجيني والهدف (إنتاج ذرية ناجحة)، أما الأدوات والتكتيكات فهما لوحة مدهشة من التنوع تتشكّل بحسب الضغوط البيئية والبيولوجية.

أحب أن أغوص في هذا النوع من الأسئلة لأن الفرق بين الفقاريات واللافقاريات أبسط مما يبدو لكنه يخبئ تفاصيل ممتعة. أنا أشرحها عادةً من زاوية تشكيل الجسم: الفقاريات تتميز بوجود عمود فقري حقيقي — فقرات عظمية أو غضروفية تحيط بالحبل الشوكي — وقالب خارجي داخلي يسمى الهيكل الداخلي (الهيكل العظمي الداخلي). الفقاريات أيضاً تملك جمجمة تحمي الدماغ، ونظام عصبي ظهري على شكل أنبوب، وتخصّصات أكثر تعقيدًا في القلب والدورة الدموية والغدد الصماء. بالمقابل، اللافقاريات تشمل مجموعات ضخمة ومتنوعة بدون عمود فقري؛ البعض لديه هياكل خارجية (مثل القشور أو الهيكل الخارجي لدى الحشرات والقشريات)، والبعض الآخر مرن كالديدان أو طري كالرخويات. أنا أضيف دائماً أن هذا التمييز يعتمد أساسًا على السمات المورفولوجية والتطورية، لكن العلماء لا يقفون عند المظهر فقط؛ يجري الآن الاعتماد كثيرًا على التطور الجزيئي (تحليل الحمض النووي) وعلم الأجنة. لذلك تظهر حالات رمادية: مثلاً بعض المخلوقات ضمن الحبليات الأولية (كاللانسيتس واليوكوردات) ليست فقاريات كاملة لكنها قريبة من حبليات الفقاريات، وهناك جدل تاريخي حول ولوج مجموعات مثل hagfish هل تُعتبر فقاريات أم لا. في الختام، نعم العلماء يوضّحون الفارق، لكنهم أيضاً يحدّثون التعريفات كلما جاء دليل تطوري أو جيني جديد: التصنيفات ليست مجرد قائمتين متقابلتين بل شجرة تعجّ بتفرعات وتطورات.

خاطرت بجمع ملاحظات سريعة لأن الموضوع ممتع أكثر مما توقعت: جهاز التنفّس يختلف بين الفقاريات واللافقاريات بطريقة تبين كيف أن التطور اخترع حلولًا متعددة لنفس المشكلة — إحضار الأكسجين والتخلص من ثاني أكسيد الكربون. في الفقاريات الأمور منظمة نوعًا ما؛ السمك يعتمد على الخياشيم التي تعمل بآلية تيار مضاد (countercurrent exchange) ما يجعل تبادل الغازات فعّالًا حتى في مياه فقيرة بالأكسجين. البرمائيات تستخدم الجلد كعضو تنفّسي فعال بجانب الرئتين البسيطة، وهذا يفسر لماذا تحتاج بيئات رطبة. الزواحف والثدييات تمتلك رئتين أكثر تعقيدًا؛ الثدييات طورت الحويصلات الهوائية (alveoli) والحجاب الحاجز الذي يخلق ضغطًا سالبًا لسحب الهواء، بينما الطيور لديها نظام فريد من الأكياس الهوائية والشُعَب الرئوية (parabronchi) مما يسمح بتدفّق أحادي الاتجاه للهواء وكفاءة عالية أثناء الطيران. اللافقاريات ليست أقل تنوعًا: الحشرات لديها نظام تراكي (tracheal system) يصل الهواء مباشرة إلى الأنسجة عبر فجوات صغيرة وفتحات خارجية (spiracles)، والعناكب تستخدم رئات كتابية أو تراكيب شبيهة بها، والقشريات والمولوسكات قد تستخدم خياشيمًا مائية ومبادلات غازية على هيئة صفائح أو خيوط. بعض الديدان الصغيرة تعتمد على الانتشار البسيط عبر الجلد. وبينما تعتمد بعض اللافقاريات على الهيموسيانين (دم أزرق) أو أصباغ أخرى لنقل الأكسجين، الفقاريات عادة تستخدم الهيموغلوبين الأحمر الذي يتفوق في بعض الظروف على نقل الأكسجين. في النهاية الاختلافات تعكس القيود الفيزيائية، بيئات المعيشة، وحاجات الطاقة لكل مجموعة، وهذا ما يجعل المقارنة ممتعة للغاية بالنسبة لي.

أرى آثار التغيّر المناخي بوضوح: من الضفادع التي اختفت من البرك الصغيرة إلى الشعاب المرجانية التي تبيض ألوانها تحت شمس المحيط الحار. لقد لاحظت بنفس المَشَى كيف أن ارتفاع درجات الحرارة وتغير نمط الأمطار لا يؤثران فقط على حيوانات كبيرة الحجم مثل الأسماك والطيور، بل يبدّلان تماماً شروط بقاء الحشرات والقشريات والرخويات. الفقاريات تتأثر عبر طرق متعددة؛ بعضها مرتبط بالفيزيولوجيا مثل الإجهاد الحراري وحدود التحمل، وبعضها مرتبط بالسلوك والهجرة والتكاثر. أذكر أن الطيور بدأت تهاجر في توقيتات مختلفة، ما خلق فجوات تزامن مع مواسم توافر الغذاء. أما البرداء والضفادع، فهي حسّاسة جداً لتغيرات الرطوبة ودرجات الحرارة؛ فقد تراجعت أعدادها في برك كنت أزورها كل موسم بسبب جفاف مبكر أو تلوث متزايد. اللافقاريات تظهر علامات متفاوتة أكثر — بعضها يزدهر، وبعضها ينهار. الحشرات ذات دور التلقيح تتعرض لضغوط بسبب نقص الأزهار المتزامنة، واللافقاريات البحرية مثل القشريات تعاني من تحمض المحيط الذي يضعف أصدافها. الشعاب المرجانية تتبياض بسبب الإجهاد الحراري، ومعها ينهار مجتمع من الكائنات الصغيرة التي تعتمد على المرجان للمأوى والغذاء. كل هذا يجعلني أفكر جدياً في أن الحلول لا بد أن تكون شاملة: حماية المواطن، تقليل الانبعاثات، ودعم جهد المراقبة العلمي حتى نعرف من الذي يستطيع التكيّف ومن الذي بحاجة لإنقاذ فوري.

التنوع في المحيطات يجعلني دائماً مفتونًا؛ هناك عالم كامل من الفقاريات واللافقاريات يعيش في طبقات مختلفة من البحر وكل مجموعة لها سمات واضحة تجعل تمييزها ممتعًا ومفيدًا. أبدأ بالفقاريات: أبسط علامة مميزة هي وجود عمود فقري أو هيكل داخلي من العظام أو الغضاريف. هذا يشمل الأسماك العظمية مثل التونة والقد والسلمون، والأسماك الغضروفية مثل أسماك القرش والرايّات. كما تُعتبر الثدييات البحرية فقاريات مهمة جداً: الدلافين والحيتان وختمات البحر كلها تمتلك عمودًا فقريًا وتنفسًا بالرئتين وسلوكًا اجتماعياً معقدًا. وحتى السلاحف البحرية والصقور البحرية (كطيور البحر) تُصنف ضمن الفقاريات لأن لديها هياكل عظمية داخلية واضحة. على النقيض توجد اللافقاريات البحرية، وهي مجموعة هائلة من الكائنات التي تفتقد العمود الفقري. هنا تجد الرخويات مثل الأخطبوطات والحبار والمحار، والرخويات تختلف بدرجة ذكائها وبنيتها: الأخطبوط على سبيل المثال ذكي وسلوكه مذهل. أيضاً القشريات مثل السرطانات والجراد البحري والروبيان لها هياكل خارجية صلبة (قشرية)، وشعب المرجان والهلاميات مثل قنديل البحر تمثل زمرة الجذريات التي تعتمد على خلايا لسعات للصيد. النجوم البحرية وقنفذ البحر تنتمي إلى شوكيات الجلد (echinoderms)، وهي أيضاً لا فقاريات ذات نظام مائي داخلي فريد. أحب كيف أن كل مجموعة تلعب دورًا إيكولوجيًا: أسماك مفترس، رخويات مفلترة تنقي المياه، وشعاب مرجانية تبني مواطن. معرفة أمثلة واضحة تساعدني عندما أغوص أو أقرأ عن المحيطات، وتجعل كل رحلة استكشاف أكثر ثراءً ومتعةً.