العلماء يكتشفون قانونا خفيا وراء الأجزاء المدببة على جميع الكائنات الحية!

حدد علماء قاعدة جديدة للنمو تبيّن شكل وتطور الهياكل البيولوجية المدببة أو الحادة في الحيوانات والنباتات، مثل الأسنان والقرون والمخالب والمناقير والأشواك.

ووصفوا النمط المكتشف حديثا بأنه قانون غير معروف سابقا للطبيعة، وأطلق الباحثون على اكتشافهم "سلسلة الطاقة" - قانون قوة رياضي موجود في جميع أنحاء الطبيعة، يحدد نمو وتطور عائلة من الأشكال تسمى أقماع القوة.

The power cascade generates a family of shapes that we call ‘power cones’, which vary from a straight-sided cone to a blunt tip. pic.twitter.com/cVYdjtcQWL
— Alistair Evans (@DrTeethAl) March 30, 2021

إقرأ المزيد

علماء: جينات من "وحوش البحر" عمرها 500 مليون عام تعيش داخلنا!

ويقول عالم الأحياء التطوري، أليستير إيفانز، من جامعة موناش في أستراليا: "تنوع الحيوانات، وحتى النباتات، التي تتبع هذه القاعدة مذهل. صُدمنا تماما لأننا وجدناها في كل مكان تقريبا نظرنا إليه عبر ممالك الحياة - في الحيوانات الحية، وتلك المنقرضة لملايين السنين".

وينصب تركيز الكثير من أعمال إيفانز على التطور المورفولوجي لأجزاء الجسم وعملها. وفي بعض الأحيان يتم تدريب هذا التركيز على السمات الرائعة للمخلوقات الفردية؛ في أوقات أخرى، يمكن تمييز نمط مماثل بين العديد من الكائنات الحية.

وقبل مئات السنين، كان لدى عالم آخر الانشغالات نفسها. واقترح السير كريستوفر رين، المهندس المعماري الإنجليزي الشهير وعالم الفنون، أن أشكال أصداف الحلزون تحددها رياضيات اللوالب اللوغاريتمية، حيث ينمو جانب من الهيكل بشكل أسرع من الآخر.

وبعد عدة قرون، كان لدى إيفانز إدراك مشابه، لكنه توصل إلى قاعدة جديدة للنمو تتجاوز تفكير رين - بناء على شكل جديد، مخروط الطاقة، الذي يتم إنشاؤه عندما يكون معدل نمو الطاقة الشعاعية غير متساو مع معدل طول نمو القوة.

ويوضح إيفانز: "بحثت لسنوات عديدة عن نمط كيفية نمو الأسنان. ومن خلال النظر إلى مئات الأسنان وقياس مدى اتساعها مع زيادة طولها، حددت أنا وفريقي صيغة رياضية بسيطة تدعم شكل الأسنان".

وهذه الصيغة، سلسلة القوة، لا تُلاحظ فقط في شكل الأسنان الطبيعية، والقرون والأنياب والوخز. ويقول الباحثون إن نموذج سلسلة الطاقة يمكنه أيضا محاكاة نمو هذه الهياكل.

ويعني الاكتشاف الجديد أننا قد نكون قادرين على قياس عمر الحيوانات من خلال معرفة شكل أسنانها ببساطة، حيث يمكن أن تشير إعادة بناء الشكل إلى وقت النمو الضروري.

ويعتقد الفريق أن هناك تطبيقا آخر يمكن أن يتوقع العمليات التطورية المستقبلية.

وكتب الباحثون في دراستهم: "يمكن اعتبار هذه الأشكال هي العائلة الافتراضية للأشكال للهياكل المدببة، ما يعني أنها من المرجح أن تتطور بشكل مستقل عدة مرات وستكون مصدرا محتملا للتماثل في التطور. ونظرا لاتساع نطاق الهياكل والأصناف التي يوجد فيها هذا النمط، يبدو أن سلسلة الطاقة هي نمط أساسي للنمو في عدد لا يحصى من الكائنات الحية".

وأبلغ عن النتائج في BMC Biology.

المصدر: ساينس ألرت