توقُّع الأحداث الدورية يؤثر على تحرُّك الخلايا في الأميبا Amoeba proteus

خلايا مفردة تبدو "كأنها تعرف" ما سيحدث لاحقًا

يميل معظمنا إلى اعتبار التوقُّع والذاكرة خصائص للكائنات ذات الأدمغة. تُظهر هذه الدراسة، مع ذلك، أن كائنًا أحادي الخلية بسيطًا، الأميبا Amoeba proteus، يمكنه تغيير طريقة حركته بطريقة تشبه إلى حد بعيد أنه يتوقع تهديدًا مستقبليًا. فهم كيفية قيام كائن بسيط كهذا بذلك قد يغير نظرتنا للتعلُّم والسلوك وحتى الأمراض في الكائنات الأكثر تعقيدًا.

كيف تتحرك خلية بسيطة

Amoeba proteus خلية مفردة كبيرة تزحف عبر تشكيل جسمها باستمرار وتدفق السائل الداخلي من جانب إلى آخر. هذا النوع من الحركة شائع في خلايا عديدة في أجسامنا، بدءًا من الخلايا المناعية التي تطارد الجراثيم إلى الخلايا السرطانية التي تنتشر في الأنسجة. وبما أن الحركة ضرورية للبقاء، فإن الخلايا حساسة للغاية لبيئتها وتعديل سرعتها واتجاهها عند تغير الظروف. أشارت أعمال سابقة على كائن شبيه بالوحل إلى أن بعض الخلايا المفردة قد "تتنبأ" بالظروف الضارة المتكررة، لكن لم يكن واضحًا ما إذا كانت هذه القدرة منتشرة في أنواع أخرى.

اختبار "توقُّع" الخلايا بواسطة وميضات ضوئية

لفحص هذا السؤال، عرَّض الباحثون أميبات مفردة لفواصل قصيرة ومنتظمة من الضوء الأزرق، وهو نوع من الضوء معروف بأنه مزعج وقد يكون ضارًا للعديد من الخلايا. أبقيت الأميبات في ضوء تحت أحمر خافت معظم الوقت — ضوء لا تتفاعل معه — ثم تعرضت لأربع نبضات ضوء أزرق مدة كل منها 10 أو 20 ثانية، مفصولة بفترات ظلام من دقيقة إلى قرابة دقيقتين. صور العلماء كل خلية عبر الميكروسكوب بمعدل 30 إطارًا في الثانية وتتبعوا حركة بلورات صغيرة داخل الأميبة. عملت هذه البلورات كعلامات طبيعية لتدفق السائل الداخلي، مما مكن الفريق من حساب مدى سرعة "التيار" الداخلي قبل وأثناء وبعد كل نبضة ضوئية.

عندما ينقطع الضوء، تظل الخلية تتباطأ وفقًا للإشارة المتوقعة

كما هو متوقع، تسببت كل نبضة ضوء أزرق في تباطؤ كبير في تيار الأميبات الداخلي، أحيانًا حتى التوقف تقريبًا، ثم عاد التيار إلى طبيعته بعد إيقاف الضوء. جاءت الاختبار الحاسم بعد النبضة الحقيقية الرابعة: استمر الباحثون في التسجيل لبضع دقائق إضافية لكنهم لم يقدّموا نبضات زرقاء أخرى. بدلًا من ذلك، عرّفوا ثلاث "لحظات افتراضية" — الأوقات التي كانت ستحدث فيها النبضات لو استمرت السلسلة. اللافت أن معظم الأميبات أظهرت مرة أخرى، خلال اللحظة الافتراضية الأولى، تباطؤًا واضحًا ومتزامنًا في تدفقها الداخلي، رغم أن الخلية بقيت في ضوء تحت أحمر غير مؤذ ولم تتلق أي منبه جديد. تباطأت سرعة التدفق بأكثر من 20% في نحو 90% من الخلايا عند تلك النقطة المتوقعة، وكرر نحو ثلثها هذا التباطؤ المتنبئ عبر اللحظات الافتراضية الثلاث.

مقارنة بين الضوء الحقيقي، الضوء الوهمي، وفترات الهدوء

للتأكد من أن هذه التغيرات لم تكن مجرد تقلبات عشوائية، قارن الفريق سرعات التدفق عبر العديد من نوافذ زمنية مدتها 20 ثانية: قبل، أثناء، وبعد كل فترة ضوئية حقيقية وافتراضية، وكذلك خلال مرحلة خط أساس بلا اضطراب. خلال الخط الأساسي، تفاوتت السرعات بشكل طفيف فقط. خلال نبضات الضوء الأزرق الحقيقية، هبطت السرعات بشدة في كل الخلايا. خلال النبضة الافتراضية الأولى، انخفضت السرعات مرة أخرى بشكل ملحوظ مقارنة بالفترات المظلمة المحيطة وبجميع قياسات الخط الأساسي، مما يؤكد أن التباطؤ لم يكن مجرد تباين طبيعي. أظهرت النبضات الافتراضية اللاحقة تباطؤات أضعف وأقل تكرارًا، ما يوحي بأن "ذاكرة" النمط تتلاشى خلال بضع دقائق. ومن المثير للاهتمام أن التأثير لم يعتمد بقوة على طول الفواصل المظلمة بين الومضات: فقد توقعت الأميبات عبر نطاق فواصل بين 60 و100 ثانية.

ما الذي قد يحدث داخل الخلية؟

كيف يمكن لخلية بلا دماغ أن تتصرف كما لو أنها تتنبأ بالمستقبل؟ يناقش المؤلفون أفكارًا مستمدة من الفيزياء وعلم الأحياء الخلوي. يمثّل بعض الباحثين هذا السلوك بعناصر كهربائية "شبيهة بالذاكرة" تُسمى ميمريستورات، التي يمكنها تخزين تاريخ الإشارات السابقة. في الخلايا الحية، قد ينشأ ما يماثل الذاكرة من دورات كيميائية بطيئة ومتكررة. في Amoeba proteus، تعتمد الحركة على إطار ديناميكي من ألياف الأكتين وبروتينات محركية تدفع وتسحب داخل الخلية. تظهر أنواع خلوية أخرى تغيّرات إيقاعية في نظام الأكتين هذا، ما يشير إلى أن "مُوَزِنات" بيولوجية داخلية قد تضبط نفسها على منبهات متكررة، مثل الضوء الأزرق الدوري. يحدد المؤلفون تجارب مستقبلية تعطل بلطف الأكتين أو البروتينات المحركية أو إشارات الكالسيوم أو طاقة الخلية لمعرفة ما إذا كانت هذه التعديلات تضعف أو تمحو سلوك التوقُّع لدى الأميبات.

لماذا يهم هذا الأمر خارج عالم الأميبات

تعزز هذه الدراسة الفكرة القائلة إن التوقُّع ليس محصورًا في الحيوانات ذات الأنظمة العصبية. بل إن قدرة الكائنات على اكتشاف الأنماط والتحضير لما سيأتي قد تكون خاصية أساسية للحياة، تنشأ من فيزياء وكيمياء الخلايا حتى في خلية واحدة. بالنسبة للقارئ العادي، الرسالة اللافتة هي أن كائنًا أحادي الخلية — بلا دماغ أو أعصاب أو حواس كما نعرفها عادة — يمكنه مع ذلك "تعلُّم" تهديد متكرر بدرجة كافية ليُبطئَ حركته قبل وصوله. قد تساعدنا دراسة هذه الأشكال البسيطة والمتينة من ذاكرة الخلايا في إعادة التفكير في سلوك الخلايا خلال التطور والمناعة والسرطان، وربما توجيه استراتيجيات مستقبلية للطب التجديدي.

الاستشهاد: Mueller, S.M., Martin, S., Morawski, M. et al. Anticipation of periodic events influences cell motility in amoeba proteus. Sci Rep 16, 4762 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-37298-0

الكلمات المفتاحية: تحرُّك الخلايا, تعلُّم الخلايا أحادية الخلية, سلوك الأميبا, التوقُّع, تحفيز بالضوء الأزرق