چرا این پستاندار مغز خود را می خورد و چرا این موضوع مهم است؟

فرارو- حشره خوار از روی شن‌ها عبور کرد و بدن مخملی و کوچک خود را به سمت راست و چپ تکان داد و تنها ظرف مدت چند ثانیه جایزه‌اش را زیر شن پیدا کرد: مخلوطی خوشمزه از کرم‌های خاکی و کرم‌های خوراکی و مواد گوشتی دیگر. برای حل سریع معما در آزمایشگاه “دینا دچمن” این حشره خوار نیاز به هوش فوق العاده‌ای نداشت که بفهمد غذایش کجا پنهان شده است. نکته حیرت انگیز دیگری در سر آن حیوان رخ داد: باید مغز خود را دوباره رشد می‌داد.

به گزارش فرارو به نقل از واشنگتن پست، “دچمن” بوم شناس رفتاری در موسسه رفتار حیوانات ماکس پلانک در آلمان می‌گوید:”این حیوان دیوانه است. ما می‌توانیم چیز‌های زیادی را از این حیوان زیرک بیاموزیم”. برای آماده شدن به منظور فرارسیدن زمستان فصلی که غذا کمیاب است بسیاری از حیوانات سرعت خود را کاهش می‌دهند در سرما می‌خوابند یا به مناطق گرم‌تر مهاجرت می‌کنند. البته در مورد حشره خوار زیرکی معمولی را مشاهده نمی‌کنیم. این حیوان برای زنده ماندن در دما‌های سردتر مغز خود را می‌خورد و به اندامی به اندازه یک چهارم اندازه آن در حالت معمول کاهش می‌دهد و در فصل بهار بخش زیادی از مغزش را دوباره رشد می‌دهد.

فرآیند کوچک شدن و انبساط مغز و سایر اندام‌ها با تغییر فصول که پدیده “دهنل” نامیده می‌شود به حیوانات اجازه می‌دهد تا بافت‌های مصرف کننده کالری را در هنگام افت دما کاهش دهند. پژوهشگران جمع شدن فصلی را در جمجمه و سایر پستانداران کوچک با متابولیسم بالا از جمله راسو‌ها و به تازگی در موش کور کشف کرده‌اند.

کوچک شدن باورنکردنی مغز پدیده‌ای بیش از صرف یک کنجکاوی بیولوژیکی است. درک این که چگونه این حیوانات می‌توانند قدرت مغز خود را بازیابی کنند ممکن است به پزشکان در درمان آلزایمر، مولتیپل اسکلروزیس (ام اس) و سایر بیماری‌های عصبی در انسان کمک کند. “جان دیرک نیلند” دانشیار علوم و فناوری بهداشت که اکنون در حال پژوهش بر روی دارو‌هایی است که به منظور تقلید از شیمی تغییر دهنده مغز در انسان طراحی شده‌اند می‌گوید: “در ابتدا نمی‌توانستم این پدیده را به طور کامل درک کنم. این پدیده‌ای واقعا شگفت انگیز است که آنان واکنش نشان می‌دهند. نحوه واکنش شان جالب توجه است”.

برای چندین دهه تعداد کمی از دانشمندان پیامد‌های کشف پدیده صورت گرفته توسط “آگوست دهنل” در سال ۱۹۴۶ میلادی را درک کردند. دهنل که در ورشو به دنیا آمد پیش از حمله نازی‌ها علیه لهستان بخش عمده فعالیت‌ها در سالیان اولیه کارش را بر روی بررسی تخم پرندگان متمرکز کرده بود. این جانورشناس جوان در ارتش لهستان خدمت کرد اگرچه در طول جنگ به کار آکادمیک خود پایبند باقی ماند. او که توسط آلمانی‌ها اسیر شد در اردوگاه اسرای جنگی سخنرانی‌های زیست شناسی ارائه کرد. پس از جنگ، او در آزمایشگاه متوجه شد که جمجمه‌های حشره خوار جمع‌آوری شده از جنگل بیالوویزا در مرز لهستان و بلاروس منقبض شده و با تغییر فصل منبسط می‌شود. این پستاندار با متابولیسم بالا حشرات، عنکبوت‌ها و کرم‌ها را به ظاهر بی وقفه دنبال می‌کند تا زنده بماند. از ارتفاعات اسکاتلند گرفته تا توندرا‌های سیبری با صدایی فراتر از شنوایی انسان به پژواک صدا‌ها گوش می‌دهد تا در زیر زمین حرکت کند.

بر خلاف آهو یا خرس، حشره خوار برای مهاجرت موجودی بسیار کوچک است و برای آن که به خواب زمستانی برود نیز حیوانات مناسبی نمی‌باشد چرا که بیش از اندازه پرتحرک و پر انرژی است. حشره خوار‌ها به سرعت زندگی می‌کنند و اکثرا در جوانی می‌میرند و میانگین طول عمر آنان کمی بیش از یک سال است. “دچمن” می‌گوید: “متابولیسم آنان برای کاهش سرعت تنظیم نشده است”.

این موضوع باعث می‌شود که این موجود پریشان و پرتحرک برای مطالعه در زمان اسارت به شدت چالش برانگیز باشد. حشره خوار یکی از معدود پستاندارانی است که نیش سمی دارد و بوی بدی از خود منتشر می‌کند که به طور بالقوه برای جلوگیری از نزدیک شدن گربه‌ها و سایر شکارچیان به آن است. تیم پژوهش در آزمایشگاه برای کمک به عادت کردن حشره خوار به فصول در قفس‌ها را باز گذاشتند. دهنل، اما تلاش کرده بود تا حشره خوار را در قفس نگه داشته و پرورش دهد و در نهایت در این کار موفق شد. متابولیسم حشره خوار به قدری بالاست که دچمن و همکاران اش برای آرام کردن این حیوان به منظور اسکن کردن با مشکل مواجه شده بودند. او می‌گوید: “ما نمی‌توانیم آنان را بخوابانیم. امکان بیهوش کردن این حیوانات وجود ندارد. به نظر می‌رسد این وضعیت در آنان ایجاد نشده چرا که به سادگی از گرسنگی می‌میرند. این حیوانات حرامزاده‌های کوچکی هستند”!

بزرگتر همیشه بهتر نیست!

استراتژی غیر متعارف حشره خوار‌ها برای کاهش قدرت مغزشان ممکن است به آنان در صرفه جویی مصرف انرژی در طول زمستان کمک کند، اما هزینه نیز به همراه خواهد داشت. تیم تحت هدایت دچمن دریافته بود که در مجموعه آزمایش‌هایی از جمله یافتن غذا در زیر شن حشره خوار‌های با مغز بزرگتر در تابستان از همتایان با مغز کوچک‌تر خود در زمستان بهتر عمل کردند. او می‌گوید: “این یک سازش با محیط است. شما مغزتان را کوچک‌تر می‌کنید تا در مصرف انرژی صرفه جویی کنید، اما نمی‌خواهم بگویم احمق‌تر می‌شوید. با این وجود، در انجام تکالیف مرتبط با یادگیری‌های خاص مهارت کم تری پیدا خواهید کرد”.

این پدیده‌ای است که بعدا رخ می‌دهد و قابل توجه است: در بهار مغز حشره خوار دوباره رشد می‌کند و به نظر می‌رسد توانایی این حیوانات برای حل معما‌های آزمایشگاهی نیز دورباره باز می‌گردد. این تیم اکنون در حال آزمایش توانایی حشره خوار‌ها برای حرکت در هزار توی ساخته شده از قطعات لگو هستند. “نیلند” که هم چنین یکی از بنیانگذاران شرکت فناوری زیستی به نام ۲N Pharma است می‌گوید: “زیبایی کار حشره خوار در آن است که مغزشان را کوچک می‌کنند، اما در بهار می‌توانند دوباره رشد مغز را از سر گیرند”.

دچمن می‌گوید این تصور که برای برخی از حیوانات مغز کوچک‌تر بهتر است برای بسیاری از افراد ایده دشواری به منظور پذیرش قلمداد می‌شود. او و همکاران‌اش پس از انتشار نتیجه مطالعه‌ای که نشان می‌داد برخی از خفاش‌ها با مغز‌های کوچک‌تر برای پرواز سریع‌تر تکامل یافته بودند پیام‌های منفی بسیاری را دریافت کردند. مقاله آنان با عنوان “بزرگتر همیشه بهتر نیست” منتشر شده بود!

او می‌گوید: “مردم در آن زمان نمی‌خواستند باور کنند که مغز کوچک‌تر می‌شود. ما مغز بزرگی داریم و این بدان معناست که ما باهوش‌تر هستیم”. فهمیدن آن که حشره خوار چگونه این کار را انجام می‌دهد گام بعدی بود.

دچمن و نیلند به همراه لیلیانا ام داوالوس زیست شناس تکاملی در دانشگاه استونی بروک در نیویورک کمک هزینه‌ای را از یک برنامه علمی غیر انتفاعی در فرانسه دریافت کردند تا پژوهش‌های خود را تامین مالی کنند. نخست آن که مغز حشره خوار به طور یکنواخت دوباره رشد نمی‌کند. برای مثال، هیپوکامپ به حالت عادی باز می‌گردد در حالی که در مورد نئوکورتکس این گونه نیست. هر دو بخش ذکر شده در مغز به حافظه کمک می‌کنند. ماده سفید غنی از چربی که در سراسر مغز پراکنده شده به نظر می‌رسد در حشره خوار در حال ناپدید شدن است. این رخداد نشان می‌دهد که بدن این پستاندار کوچک ممکن است بخش‌هایی از مغز خود را مصرف کند تا بتواند زمستان را پشت سر بگذارد. زوال ماده سفید که به انتقال اطلاعات در مغز کمک می‌کند از علائم مولتیپل اسکلروزیس و سایر بیماری‌های عصبی است. پژوهشگران اکنون در جستجو برای یافتن پروتئین‌ها یا سایر محرک‌هایی هستند که مسئول انقباض و رشد مجدد در سر حشره خوار می‌باشند. دچمن می‌گوید: “ما با نتایج کاربردی فاصله داریم” اگرچه شرکت نیلند در حال حاضر بر روی یک دارو در این باره در حال کار است. نیلند می‌گوید اگر این مواد شیمیایی پیدا شوند شاید بتوانیم از این مسیر برای درمان بیماری‌های مغزی نیز استفاده کنیم.