لطالما قدمت الحيوانات السامة ، مثل الضفادع ، معضلة تطورية : كيف أصبحت مشرقة جدًا ، دون أن تكتشفها الحيوانات المفترسة وتلتهمها؟
Credit: Dirk Ercken/Shutterstock
تعرض الضفادع السامة في أمريكا الوسطى والجنوبية بعضًا من أكثر الألوان المذهلة في مملكة الحيوانات . بعض الأنواع هي الكوبالت أو النيلي . البعض الآخر أصفر ، ذهبي ، وردي فراولة ، أو علامة توقف حمراء زاهية ومخططة أسفل الظهر.
في حين أن هذه الأشكال رائعة للإعجاب بها ، فإن اللون يعمل في الواقع كعلامة تحذير للحيوانات المفترسة المحتملة : كُلْني وسأسممُكَ .
لطالما كانت الطريقةُ التي تطورت بها هذه المخلوقات والحيوانات الأخرى لتكون ملونة بما يكفي للإشارة إلى دفاعها السام - ولكنها ليست ملونة لدرجة تجعلها عرضة للحيوانات المفترسة - منطقةً رمادية للعلماء منذ فترة طويلة .
الآن قد تشرح دراسة جديدة نُشرت في مجلة Science هذه الظاهرة.
يقول كارل لوفلر هنري (Carl Loeffler-Henry)، الباحث في جامعة كارلتون وأحد المؤلفين الرئيسيين لهذه الدراسة .
تكتيك بقاء مشترك
إن كونك ملونًا ببراعة للإشارة إلى الحيوانات المفترسة بأنك سام أو قاتل أو ببساطة "ليس وجبة خفيفة" هي ظاهرة تسمى أبوزماتيزم Aposematism .
إنها منتشرة بين البرمائيات المبهرجة والزواحف والحشرات وغيرها من المخلوقات .
تطورت هذه الخاصية أيضًا بشكل مستقل عبر سلالات مختلفة من الحيوانات ذات الدفاعات الكيميائية . لذلك ، من الواضح أنها خدعة مفيدة للحفلات في سجلات البقاء التطوري .
لكن العلماء التطوريين طالما تحيروا كيف يمكن للحيوانات أن تتطور بحيث تكون متلألئة للغاية دون أن تلجأ إلى الحيوانات المفترسة في المقام الأول .
مفارقة الفريسة الضعيفة
يحدث التطور عندما تؤدي الطفرة الجينية العشوائية إلى زيادة احتمالية بقاء حيوانات معينة ضمن نوع ما وتكاثرها .
من المفترض أن اختلافًا مثل نمط الألوان الساطعة هذا كان سيشكل معضلة بالنسبة للأفراد الأوائل الذين حدثت لهم الطفرة .
هذا لأنه ، في البداية ، لم تكن الحيوانات المفترسة تعرف أن الألوان الزاهية تشير إلى السميّة ، وبالتالي كانت ستأكل - ثم تصاب بالمرض - هذه العناصر القليلة التي يسهل رصدها من الأنواع ذات الطفرة الملونة .
من الناحية النظرية ، يجب أن يجعل هذا من المستحيل تقريبًا على الطلائعيين نقل جيناتهم إلى نسلهم ، مما يسمح للطفرة بالترسخ في السكان .
يقول لوفلر-هنري : "لديك هذا النوع من -المصيدة 22- المتناقضة (Catch-22) ( إن Catch-22 هي حالة يكون فيها المرء محاصر بشرطين متناقضين. يستخدم بشكل عام للإشارة إلى مفارقة أو معضلة) ، حيث تحتاج الفريسة إلى أخذ عينات من قبل المفترس من أجل تعليم الحيوانات المفترسة حول ربط اللون بالدفاع السام". "ولكن عندما تقوم الحيوانات المفترسة بأخذ عينات من هؤلاء الأفراد ، فإنها بالضرورة قاتلة للفرد ."
بيانات من 1100 نوع ملون
للوصول إلى الجزء السفلي من هذه المفارقة ، قام فريق لوفلر-هنري بفحص البيانات من أشجار عائلة 1100 نوع من الضفادع والسمندل ، وصنفها في واحدة من خمس مجموعات .
على أحد طرفي الطيف توجد المخلوقات ذات اللون الأزرق الهائج والأصفر والأحمر التي تميزها عن البقية. تتضمن هذه المجموعة ، المجموعة الواضحة ، أيقونات مثل مختلف الضفادع السامة الملونة المختلفة .
على الطرف الآخر من الطيف : البرمائيات التي تنسجم تمامًا مع محيطها.
تم رسمها باللون الأخضر والبني والرمادي ، وهي تمويه في موائلها بطريقة غامضة . فكر في الضفدع الفيتنامي المطحلب (Theloderma corticale) ، والذي يبدو أنه مغطى بالفعل بالطحلب.
بين هذين القطبين ، يضع العلماء أنواعًا من البرمائيات ذات قمم مموهة وقيعان ملونة بدرجات متفاوتة - بعضها ذو بطون براقة ، والبعض الآخر بأطراف ملونة ، وبعضها به القليل من الاثنين . تميل هذه إلى عرض نصفيها الدراماتيكي فقط عند محاولة الدفاع عن نفسها من الحيوانات المفترسة .
ينتمي نيوت هونغ كونغ الثؤلولي (Paramesotriton hongkongensis) إلى هذه الفئة لأنه بني في الأعلى وبرتقالي مرقط في الأسفل. وكذلك الحال بالنسبة لضفدع المشي باللونين الأسود والأصفر (Melanophryniscus stelzneri) ، وهو أسود على ظهره ومرقش باللون الأحمر الفاتح على بطنه .
نمذجة الاحتمالات المختلفة
استخدم فريق لوفلر-هنري تسعة نماذج حاسوبية مختلفة لاختبار المسارات التطورية المحتملة التي ربما اتخذتها الضفادع والسمندل في المجموعة الموضعية البارزة للتطور بهذه الطريقة .
في النهاية ، أدرك الباحثون أنهم جميعًا اتبعوا نمطًا مشابهًا .
غالبًا ما تتطور البرمائيات المظلمة من الأنواع الموجودة في منتصف هذا الطيف ، تلك التي تكون ألوانها مغطاة ما لم تكن في خطر.
يقول لوفلر-هنري: "لقد وجدنا أن الانتقال من التمويه إلى ال Aposesmatism نادرًا ما يكون مباشرًا".
بدلاً من ذلك ، يبدو أن مرحلة الإشارات الخفية الوسيطة قد سهلت الانتقال في معظم الحالات .
مزايا بيئية مختلفة
بالطبع ، هذا لا يعني أن جميع الأنواع ستتطور لتصبح شديدة السمية وملونة للغاية .
اعتمادًا على البيئة ، هناك فوائد فريدة تأتي مع كون الحيوان نوعًا مموهًا أو نوعًا يستخدم إشارات خفية - أو نوعًا ساطعًا وموضعيًا تمامًا .
يشير لوفلر هنري إلى أن العديد من البرمائيات السامة لا تزال مموهة .
نظريات بديلة
كانت هناك أيضًا نظريات أخرى مقترحة لحل هذا التناقض في البرمائيات ذات الألوان الزاهية .
يقترح أحدها أن الحيوانات المفترسة قد تكون حذرة في البداية لمهاجمة فريسة جديدة .
يقترح آخر أن الحيوانات المفترسة قد تكون قادرة على المشاركة مع بعضها البعض ، من خلال التعلم الاجتماعي ، في معرفة أن الألوان الزاهية تشير إلى الخطر .
لكن هذه النظرية الجديدة تقدم آلية من المحتمل أن تلعب دورًا في تطور الدفاع ضد الحيوانات المفترسة في مجموعات الفرائس المختلفة ومجموعة واسعة من الحيوانات المفترسة المختلفة ، كما تقول أليس إكسنيروفا ، أستاذة علم الحيوان في جامعة تشارلز في براغ ، والتي لم تكن تشارك في الدراسة الجديدة .
تطبيق ما وراء البرمائيات
تقول إكسنيروفا: "من المحتمل جدًا أن تكون هذه العملية ، المتمثلة في وجود ألوان مخفية ، قد لعبت دورًا مهمًا في تطور التلوين التحذيري في مجموعات الحيوانات الأخرى إلى جانب البرمائيات".
على سبيل المثال ، هناك أسماك وعث وسرعوف وجراد لها أنماط لونية تحذيرية مخفية تضعها في منتصف طيف التمويه الواضح .
لاختبار مدى انتشار هذه الحيلة التطورية بين مملكة الحيوان ، يمكن أن تكشف المزيد من الأبحاث التي تبحث في حيوانات مثل هذه عن قوس قزح من النتائج .
المصدر