هل قناديل البحر أذكى مما نعتقد؟

اشترك في "ساينس فرايدي"

• اشترك على "آبل بودكاست"

• اشترك على "يوتيوب ميوزيك"

• اشترك على "بوكيت كاستس"

تشتهر قناديل البحر بحركتها الرشيقة والمنومة عبر الماء – وبقدرتها أحيانًا على لسع السباحين. ولكن الشيء الوحيد الذي لا تشتهر به هو الذكاء. ومع ذلك، تتحدى دراسة نُشرت في مجلة "كارنت بيولوجي" فكرة قنديل البحر "العديم الدماغ" من خلال إظهار أن نوعًا واحدًا على الأقل من قناديل البحر قد يكون قادرًا على التعلم الترابطي.

كان العلماء يدرسون قنديل البحر الصندوقي الكاريبي، الذي يعيش عادةً بين غابة من جذور أشجار المانجروف المتشابكة. وفي المختبر، قاموا برسم جذور مزيفة على جدران حوض قنديل البحر، وراقبوا ما حدث. في البداية، اعتبرت القناديل أن الجذور الرمادية ذات التباين المنخفض بعيدة، وحاولت السباحة عبرها. ولكن بعد بضعة اصطدامات مع الحوض، تعلمت القناديل أن الجذور المزيفة أقرب مما تبدو عليه، وتعلمت الحفاظ على مسافتها.

ينضم الدكتور أندرس جارم، الأستاذ المساعد في علم الأحياء البحرية بجامعة كوبنهاغن في الدنمارك، إلى المضيفة الضيفة ديسا لشرح التجربة وما تخبره للباحثين عن العلاقة بين سلوك مجموعات صغيرة من الخلايا العصبية وعملية التعلم.

الدكتور أندرس جارم هو أستاذ مشارك في علم الأحياء البحرية بجامعة كوبنهاغن في كوبنهاغن، الدنمارك.

ديسا: هذا هو "ساينس فرايدي". أنا ديسا.

لبقية هذه الساعة، قصتان عن عالم قناديل البحر الرائع. من السهل الإعجاب بقناديل البحر لجمالها الشفاف، الذي يبدو من عالم آخر، وحركتها المنومة، لكنها لم تُحتفى بذكائها. إنهم ليسوا شركاء في لعبة "سكرابل". لكن الباحثين وجدوا أنه على الرغم من أن هذه الكائنات الهشة ليس لديها دماغ فعلي، إلا أنها قادرة على التعلم وتغيير سلوكها استجابة لأخطاء سابقة.

ينضم إلي الآن للحديث عن هذا الاكتشاف الدكتور أندرس جارم. هو أستاذ مشارك في علم الأحياء البحرية بجامعة كوبنهاغن، وأحد مؤلفي ورقة بحثية حول النتائج في مجلة "كارنت بيولوجي". مرحبًا بك في "ساينس فرايدي".

أندرس جارم: شكرًا جزيلاً.

ديسا: إذن قناديل البحر ليس لديها أدمغة. ماذا لديها إذن؟

أندرس جارم: أوه، لديها الكثير من الأشياء. قناديل البحر التي نتحدث عنها هنا هي قناديل بحر مميزة جدًا. هذه هي التي نسميها قناديل البحر الصندوقية، أو "كوبوميدوسا". لديها بنية معلقة تحت الجرس – في الواقع، لديها أربع منها – نسميها "رهوباليا". وفيها، لدينا نوع من الجهاز العصبي المركزي، وإن كان بسيطًا جدًا. لذا فإن كل من هذه البنى الأربع تحتوي على حوالي 1000 خلية عصبية (نيورون). ليس كثيرًا، ولكن لا يزال هناك بعض الجهاز العصبي.

ديسا: وهل يمكنك فقط تقديم القليل من السياق هنا؟ كم يبلغ 1000 نيورون؟ كم عدد الخلايا العصبية التي ستجدها في فأر أو كائن بسيط مثل ذبابة الفاكهة؟

أندرس جارم: نعم، أكثر بكثير. خذ ذبابة الفاكهة، وهي أحد الأنظمة النموذجية التي نستخدمها لدراسة الدماغ، ولديها ما بين 200,000 و 300,000 نيورون. إذا أخذت فأرًا، فإنه أكثر بكثير. إنها مئات الملايين. لذا فإن 1000 قليل جدًا.

ديسا: إذن هل يمكنك أن تشرح لي التجربة كما أجريتها وتخبرني قليلاً عن نتائجك؟

أندرس جارم: نعم. ما قمنا به أولاً كان مجموعة من التجارب السلوكية. وما أردنا التأكد منه حقًا هنا هو أننا نختبر سلوكًا طبيعيًا. توجد قناديل البحر هذه في غابات المانجروف في منطقة البحر الكاريبي، وتعيش بين الجذور الداعمة لأشجار المانجروف. لذلك قمنا بمحاكاة بيئتها الطبيعية، مناطق جذور المانجروف، في المختبر ضمن إعداداتنا. وهناك، يمكننا تغيير مظهر هذه الجذور المقلدة التي كنا نستخدمها.

يمكننا أن نعطيها تباينًا منخفضًا، مما يشير إلى أنها بعيدة، على الرغم من أنها كانت قريبة. يمكننا أن نعطيها تباينًا عاليًا يشير إلى أنها قريبة، كما كانت. أو يمكننا إزالة التباين بالكامل. ومن خلال الجمع بين هذه الأنواع الثلاثة المختلفة من الجذور المقلدة، تمكنا من إظهار أنه فقط عندما يتم خداعها بواسطة جذر قريب، ولكنه يظهر بعيدًا وبالتالي تصطدم به، ثم الجمع بين هذا الانطباع البصري للتباين المنخفض، ولكن مع تلقي الإجهاد الميكانيكي للاصطدام به، فإنها ستتعلم أنه، في الواقع، التباين المنخفض سيعني قريبًا ثم ستتعلم تجنبه.

ديسا: فهمت. إذن لقد تعلموا أن هذه الأشرطة الرمادية في الحوض لا تعني جذورًا بعيدة؛ بل كانت عقبة يجب على القناديل تجنبها؟

أندرس جارم: بالضبط. كنا نخدعها لتتعلم من خلال إعطائها مقلدًا يظهر أبعد مما هو عليه.

ثم كانت الإعدادات الأخرى عبارة عن تجارب تحكم. أظهرت الجذور عالية التباين، حيث لم تصطدم بها أبدًا، أنه عند إزالة المحفزات الميكانيكية – الإجهاد الميكانيكي للاصطدام بالأشياء – لم تتعلم، ولم تغير سلوكها. وعلى النقيض، عندما استخدمنا الجدار الرمادي الموحد بدون تباين ورأينا أن الحيوانات كانت تصطدم بالجدار باستمرار، مما يعني أنها تلقت الكثير من إشارات الإجهاد هناك، ولكن بدون مدخلات بصرية، فإنها لم تغير سلوكها أيضًا ولم تتعلم عدم تجنب الجدار.

لذا، مرة أخرى، يظهر أن الجمع بين المدخلات البصرية، التباين المنخفض، والإجهاد الميكانيكي هو ما يمكنها من التعلم. وهذا ما نسميه التعلم الترابطي أو التكيف الإجرائي (الإشراطي).

ديسا: وكم استغرق الأمر ليتعلموا تجنب هذه الخطوط المرسومة؟

أندرس جارم: هذا ما فاجأنا. أعني، يجب أن أعترف أننا كنا نتوقع أنها ستتعلم لأنه سيكون منطقيًا جدًا أن تكون قادرة على تعلم هذا في بيئتها. لكن سرعة التعلم كانت مفاجأة كبيرة. لأنه تبين أن تكرار هذه التجنبات الخاطئة، وتلقي المحفزات الميكانيكية، ثلاث أو أربع أو خمس – أحيانًا احتاجت ست مرات – ولكن ما بين ثلاث وست مرات كان كافيًا.

حينها تعلمت العلاقة بين المسافة والتباين وبدأت تتجنب. وهذا العدد المنخفض من التكرارات يمكن مقارنته أساسًا بالعديد من الحيوانات الأخرى التي تُستخدم بشكل كلاسيكي في تجارب التعلم، مثل الذباب والسلطعونات والفئران.

ديسا: بمجرد أن أجروا هذا الترابط، أليس كذلك – أرى هذه الخطوط، لقد تعلمت تجنبها، لأنني وإلا سأصطدم بالجدار – كم من الوقت احتفظوا بتلك المعلومات؟

أندرس جارم: نعم، لسنا متأكدين تمامًا من ذلك. لم ننظر فيما إذا كانت ذاكرة قصيرة المدى فقط أو نوعًا من الذاكرة طويلة المدى. لكن ما يمكننا افتراضه هو أنها لن تتذكرها لفترة طويلة جدًا لأن ذلك لن يكون منطقيًا لها. لأنها تحتاج إلى تحديثها مع كيفية تغير الماء. لذلك نتوقع أن هذا قد يستمر نصف ساعة أو ساعة، ثم ستحتاج إلى إعادة التعلم.

ديسا: واو. وعندما ترى الماء يتغير، يبدو الأمر وكأنك تقول، مرحبًا، إذا كان الماء عكرًا حقًا، أحتاج إلى تعديل مستوى التباين الذي أتوقعه من الأشياء القريبة مقابل الأشياء البعيدة. لذا عليك تحديث ذلك باستمرار، أليس كذلك، إذا كنت قنديل بحر؟

أندرس جارم: نعم، بالضبط. نعم.

ديسا: حسنًا. الآن، هل يمكنك التمييز بين هذا النوع من التعلم والفعل الانعكاسي؟ هل تخطط قناديل البحر لتجنب هذه العقبات؟

أندرس جارم: هذه سلوكيات مختلفة. فالأمر المتعلق بالتعلم هو أنه أحد الآليات الرئيسية وراء المرونة في السلوك. لذلك فهو ليس مجرد استجابة لمثير. بل هو، كما يمكنك القول، طريقة ذكية أو فطرية للاستجابة لمثير يعتمد على الخبرات السابقة. وهذا ما يميز التعلم عن الأمور الأخرى. إنه ليس انعكاسًا لأنه يتطلب خبرة سابقة.

ديسا: لقد ذكرنا في البداية أنه لا يوجد نظام مركزي مثل الدماغ. هناك حوالي 1000 خلية عصبية (نيورون) منتشرة في جسم قنديل البحر. هل هذا يعني أنه، بدون مركز معالجة مركزي، يمكن لأجزاء معينة من قنديل البحر أن تتعلم ما لا تعرفه أجزاء أخرى منه؟

أندرس جارم: نعم. تصحيح صغير هنا. أعني، لديهم أكثر من 1000 نيورون، ولكن في المركز هناك الذي يتعلم يوجد 1000 نيورون – هذا الجزء من الجهاز العصبي للـ "رهوباليوم"، كما نسميه. وقد تمكنا من إظهار ذلك في تجارب رائعة أيضًا لأن هذا الـ "رهوباليوم" يمكن فصله عن الحيوان. والجزء المثير للاهتمام في هذا هو أنه مع حيوان بسيط كهذا، يمكنك إخراج جزء من الجسم وهذا لن يدرك حقًا أنه لم يعد جزءًا من الجسم. لذلك سيتصرف كما لو كان لا يزال على قنديل البحر.

ولدينا هذه "البصمة العصبية" – بصمة النشاط العصبي – لسلوك التجنب هذا. لذا يمكننا بالفعل القياس مباشرة مما يحاول هذا الجزء من الجهاز العصبي أن يخبر الحيوان سواء أراد منه القيام بالسلوك أم لا. وهكذا تمكنا بالفعل من إظهار أن ذلك يحدث في هذه الـ 1000 خلية عصبية.

لكنك محقة تمامًا. ما هو سؤال فلسفي تقريبًا هنا هو أنه بما أن لديهم هذا متكرر أربع مرات على طول الجرس، أربعة من هذه الـ "رهوباليا"، إذا كان أحد الـ "رهوباليا" يتعلم، فهل هو قادر على نقل ما تعلمه إلى الـ "رهوباليا" الأربعة الأخرى؟ وهو سؤال مثير للاهتمام للغاية، ونحن نود أن نبحث في هذا. وهذه في الواقع خطط مستقبلية نريد القيام بها.

ديسا: بالحديث عن الخطط المستقبلية، ما هي الخطوة التالية؟ بالنسبة لبحثك الخاص، هل يقود هذا إلى السؤال الكبير التالي حول كيفية عمل قناديل البحر في البرية؟

أندرس جارم: نعم. أعني، ما نود فعله في الواقع هو إخراج الأمر من قنديل البحر. لأننا نعتقد أننا، بوجود قنديل البحر هذا، لدينا نظام نموذجي رائع لفهم بعض العمليات الأساسية، العمليات الخلوية، التي تحدث عندما تتعلم خلية أو دائرة عصبية.

لذلك مع هذه الـ 1000 خلية عصبية (نيورون) – وهذا ما نفعله الآن – نأمل أن نتمكن من إنشاء دائرة كاملة – ما نسميه "كونيكتوم" – لهذه الـ 1000 خلية عصبية، ورسم خرائط دقيقة لكيفية شكل هذه الخلايا العصبية، ومكان ترتيبها في الجسم، وكيف تتواصل عبر المشابك العصبية (السينابس).

وبمجرد أن نحصل على هذا الرسم البياني، يمكننا تحديد الأجزاء الأكثر احتمالاً في الدائرة التي تشارك في عمليات التعلم هذه، اعتمادًا على كيفية اتصالها. وبعد ذلك يمكننا أن ننتقل، باستخدام كل من الأساليب الجزيئية والأساليب الفسيولوجية، لفحص هذه الخلايا العصبية ومقارنة الخلايا العصبية "الساذجة" بالخلايا العصبية التي كانت جزءًا من عملية التعلم هذه، ثم الكشف عما تغير بالفعل على المستوى الخلوي، وأيضًا على مستوى الدائرة. وبهذه الطريقة، نأمل أن نتمكن من الحصول على فهم أعمق بكثير للتعلم المتقدم، مثل التعلم الترابطي والتكيف الإجرائي (الإشراطي).

ديسا: حسنًا. بالحديث عن التعلم الترابطي ومراجعة السلوك بناءً على الأخطاء السابقة، قنديل البحر الصندوقي الكاريبي، هو سام، أليس كذلك؟ هل تعرضت شخصيًا للسع من قنديل بحر في تجاربك؟

أندرس جارم: لقد تعرضت للسع من عدد كبير من قناديل البحر المختلفة حتى الآن. أحد الأسباب التي جعلتنا نختار هذا القنديل بالتحديد، Tripedalia cystophora، كما يُطلق عليه، هو أنه يأكل الكوبيبود. وهناك علاقة وثيقة جدًا في قناديل البحر بين حجم فريستها وقوة سمها.

وبما أن الكوبيبودات حيوانات صغيرة جدًا، فإن هذا القنديل هنا سام بنفس درجة قنديل القمر الشائع. وهذا يعني في الواقع أنك ستحتاج إلى تقبيله لتشعر بالسم فعليًا لأن ذلك أحد الأماكن التي لديك فيها بشرة حية حساسة بما يكفي.

ديسا: أوه، أتمنى ألا تكون قد شعرت بذلك كثيرًا. شكرًا جزيلاً لانضمامك إلي اليوم. كان ذلك الدكتور أندرس جارم، الأستاذ المساعد في علم الأحياء البحرية بجامعة كوبنهاغن، في الدنمارك. شكرًا لك على تخصيص الوقت.

حقوق الطبع والنشر © 2023 لمبادرة "ساينس فرايدي" (Science Friday Initiative). جميع الحقوق محفوظة. يتم إنتاج نصوص "ساينس فرايدي" ضمن جدول زمني ضيق بواسطة 3Play Media. قد تختلف الدقة عن الملف الصوتي أو المرئي الأصلي الذي تم بثه/نشره، وقد يتم تحديث النص أو تعديله في المستقبل. للسجل الرسمي لبرامج "ساينس فرايدي"، يرجى زيارة التسجيل الأصلي الذي تم بثه/نشره. لشروط الاستخدام والمزيد من المعلومات، يرجى زيارة صفحات سياساتنا على http://www.sciencefriday.com/about/policies/

تعرف على المنتجين والمضيف

بصفته مديرًا ومنتجًا أول لـ "ساينس فرايدي"، يحول تشارلز بيرغويست فوضى استوديو الإنتاج المباشر إلى شيء يشبه برنامجًا إذاعيًا. تشمل موضوعاته المفضلة علوم الكواكب، الكيمياء، المواد، والأشياء اللامعة ذات الأضواء الوامضة.

ديسا مغنية، مغنية راب، كاتبة، ومتحدثة محترفة حول الفن والعلوم وريادة الأعمال. وهي أيضًا مضيفة برنامج "ديبلي هيومان"، وهو بودكاست أنتجته بي بي سي والإذاعة العامة الأمريكية.

هل سيجعل العالم الأكثر حرارة قنديل البحر طعامًا فاخرًا؟

مع تهديد تغير المناخ لمصائد الأسماك، يقول الخبراء إن قنديل البحر يمكن أن يكون طعامًا سنتذوقه أكثر في المستقبل.

قنديل البحر، العبقري البحري الذي يساء فهمه

القصة غير المروية لقناديل البحر هي قصة الإدراك مقابل الواقع.

160 فاريك ستريت، الطابق السابع، نيويورك، نيويورك 10013

• إنستغرام، يفتح في علامة تبويب جديدة

• يوتيوب، يفتح في علامة تبويب جديدة

• فيسبوك، يفتح في علامة تبويب جديدة

• بلوسكاي، يفتح في علامة تبويب جديدة

• ثريدز، يفتح في علامة تبويب جديدة

• لينكد إن، يفتح في علامة تبويب جديدة

نشكركم على مساعدتنا في الاستمرار بجعل العلم ممتعًا للجميع.

"ساينس فرايدي"® يتم إنتاجه بواسطة مبادرة "ساينس فرايدي"، وهي منظمة غير ربحية 501(c)(3).