أطول من جسدها: كيف تحشر ذبابة الفاكهة حيواناتها المنوية دون تشابك؟

هل جربت يوماً إخراج سماعات الأذن السلكية من جيبك لتفاجأ بأنها تحولت إلى كتلة مستعصية من العقد والتشابكات؟ تخيل الآن أن هذه الأسلاك حية، تتحرك باستمرار، ويصل طول الواحد منها إلى ما يعادل طول جسدك بالكامل، وعليك حشر الآلاف منها داخل غرفة ضيقة لا تتجاوز مساحتها رأس قلم دقيق. قد يبدو هذا كابوساً لوجستياً مستحيلاً، لكنه التحدي البيولوجي اليومي الذي تنجح ذكور “ذبابة الفاكهة” في حله ببراعة مذهلة حيرت العلماء طويلاً.

عمالقة في مساحات مجهرية

في عالم الحشرات، الحجم ليس كما يبدو دائماً. فذكور ذبابة الفاكهة (التي تعرف علمياً باسم Drosophila melanogaster) تنتج حيوانات منوية عملاقة بكل المقاييس؛ إذ يبلغ طول الحيوان المنوي الواحد حوالي 1.8 مليمتر، وهو ما يعادل تقريباً طول الذبابة نفسها. ورغم هذا الطول الهائل، تتكدس آلاف من هذه الخلايا السابحة داخل حويصلات منوية صغيرة جداً.

تطرح ياسمين عمران السوس، عالمة الأحياء الكمية في معهد “فلاترون” بنيويورك، السؤال الذي يتبادر للأذهان: “كيف تتمكن الذبابة من فعل ذلك؟”. وتشير إلى أن التحدي لا يقتصر فقط على تخزين خيوط طويلة ورفيعة في حاوية صغيرة، بل يزداد تعقيداً لأن هذه الخيوط تتحرك باستمرار بفضل ذيولها النشطة، مما يجعل احتمالية التشابك كارثية.

السر في “البلورات السائلة الحية”

لحل هذا اللغز، قام الفريق البحثي بدراسة آلية التخزين هذه، ووجدوا أن الحل يكمن في النظام والديناميكية معاً. فبدلاً من أن تكون كومة عشوائية، تصطف الحيوانات المنوية في تشكيلات منتظمة للغاية، لتشكل ما وصفه الباحثون بـ “البلورة السائلة الحية” (Living Liquid Crystal). وفقاً للدراسة التي نُشرت في 23 يوليو على موقع bioRxiv.org، فإن هذه الخلايا لا تتوقف عن الحركة، بل تتحرك في اتجاهات متعاكسة ضمن مسارات محاذية لبعضها البعض.

يوضح مايكل شيلي، عالم الرياضيات التطبيقية في معهد فلاترون، أن هذا السلوك الجماعي يحول كتلة الحيوانات المنوية إلى مادة شبيهة بالكريستال قادرة على التدفق مثل السوائل. المفارقة هنا أن الحركة المستمرة للذيول، والتدافع المتبادل بين الخلايا، هو تحديداً ما يمنعها من الانعقاد. فكل حيوان منوي يدفع جاره، مما يبقي المجموعة كاملة في حالة انسيابية ويسمح لها بالتكدس بكثافة عالية داخل الحويصلات المنوية قبل القذف.

من المجهر إلى المحاكاة الرياضية

استخدم الباحثون تقنيات الفحص المجهري ثلاثي الأبعاد لتصوير الأكياس المكتظة بالحيوانات المنوية داخل الذباب الحي، وسجلوا حركات السباحة المتلوية لهذه الخلايا. أظهرت الصور أن الحيوانات المنوية، حتى وهي متكدسة، تسير في مسارات منظمة تشبه في التفافها خطوط بصمة الإصبع.

وللتأكد من نظريتهم، طور الفريق وصفاً رياضياً لحركة هذه الخلايا وقاموا بمحاكاتها حاسوبياً، ثم قارنوا النتائج بتجارب معملية على حيوانات منوية حية. وأكدت النتائج صحة الفرضية: عندما تنزلق الحيوانات المنوية العملاقة بمحاذاة بعضها البعض، تضغط الخيوط على جيرانها، مما يجبرها على التمدد والاستقامة تماماً مثل خيوط المعكرونة (السباغيتي) المطبوخة. ويؤكد شيلي: “نعتقد أن هذا التمدد القسري هو ما يحول دون تشابكها”.

ضرورة بيولوجية لاستمرار النسل

هذا التنظيم الهندسي البديع ليس مجرد ظاهرة فيزيائية طريفة، بل هو ضرورة حتمية لتكاثر ذبابة الفاكهة. تؤكد ياسمين السوس أن أي عقدة أو تشابك في هذه الكتلة قد يعني العقم؛ فالحيوانات المنوية لا يمكنها الانتقال إلى جسد الأنثى إذا كانت متشابكة في كتلة صلبة. وتختتم السوس حديثها بالإشارة إلى أن هذه النتائج تسلط الضوء على “كيفية حفاظ هذه الكائنات على خصوبتها ونجاحها التناسلي في مواجهة تعقيدات بيولوجية تبدو للوهلة الأولى مستحيلة الحل”.