رمزگشایی از فرایند هضم استخوان در مارها

بررسی راز هضم استخوان توسط مارها

در میان شکارچیان گوشت‌خوار، معمولاً پس از تغذیه، باقی‌مانده استخوان‌ها دیده می‌شود، چرا که بیشتر جانوران توانایی هضم اسکلت را ندارند. اما مارها، به‌ویژه مارهای عظیم‌الجثه‌ای مانند پیتون برمه‌ای (Python molurus bivittatus)، استثنا هستند. این مارها به دلیل فک انعطاف‌پذیر خود می‌توانند طعمه را به‌طور کامل ببلعند و بقایای غذای آن‌ها تقریباً به طور کامل از بین می‌رود، به‌طوری‌که استخوان‌ها به‌ندرت در فضولاتشان دیده می‌شود. تا همین اواخر، چگونگی هضم کامل استخوان توسط مارها برای دانشمندان یک معمای بزرگ بود.

کشف نوع جدیدی از سلول روده‌ای در مارهای پیتون

تحقیقات اخیر گروهی در دانشگاه مونپلیه فرانسه نوعی سلول روده‌ای جدید و ناشناخته را در پیتون برمه‌ای شناسایی کرده است که به توضیح توانایی منحصر به فرد مارها در هضم استخوان کمک می‌کند. زیست‌شناسی به نام ژان-هروه لیگنو و همکارانش با بررسی دقیق ساختار روده این مارها، نوعی سلول تخصصی به نام انتروسیت را در بافت روده آن‌ها یافتند که با سلول‌های روده‌ای سایر مهره‌داران متفاوت است. به گفته لیگنو، «این سلول‌ها بسیار باریک‌اند و پرزهای کوتاهی داشته و یک چین‌خوردگی آپیکال ایجاد می‌کنند که یک کریپت یا فرو رفتگی اختصاصی به وجود می‌آورد و این ساختار نقش کلیدی در هضم استخوان ایفا می‌کند.»

زمینه علمی: استئوفاژی یا خوردن استخوان در جانوران

مصرف عمدی استخوان یا استئوفاژی، در بین مهره‌داران نادر است اما برخی گونه‌ها از جمله مارها و کرکس‌ها برای جذب مواد معدنی مهمی مانند کلسیم و فسفر به این رفتار وابسته‌اند. این مواد معدنی برای سلامت و رشد مارها اهمیت زیادی دارد. مارهایی که تنها با غذای بدون استخوان در اسارت تغذیه می‌شوند، اغلب دچار کمبود کلسیم می‌گردند.

بررسی مکانیزم سلولی و آزمایش‌ها

محققان با استفاده از میکروسکوپ نوری و الکترونی، بافت روده مارها را در سه وضعیت: ناشتا، تغذیه‌شده با طعمه کامل، و تغذیه‌شده با جوندگان بدون استخوان، بررسی کردند. همزمان میزان هورمون‌ها و غلظت کلسیم در خون این گروه‌ها را نیز اندازه‌گیری نمودند. یافته‌ها نشان داد سلول‌های اختصاصی انتروسیت در پیتون برمه‌ای کریپت‌هایی ایجاد می‌کنند که طی هضم، ذرات معدنی متراکم حاوی کلسیم، فسفر و آهن در آن‌ها جمع می‌شود.

پس از تغذیه با طعمه کامل، این فرو رفتگی‌ها (کریپت‌ها) با ذرات معدنی پر شدند، اما در مارهای ناشتا یا تغذیه‌شده با غذای بدون استخوان این کریپت‌ها خالی یا فقط حاوی ردپای اندکی از آهن بودند. جالب اینکه، افزودن کلسیم به غذای بدون استخوان باعث بازگشت این ذخایر معدنی شد. نبود بقایای استخوان در مدفوع، نشان‌دهنده جذب کامل استخوان توسط این سلول‌های اختصاصی است.

ابعاد گسترده‌تر و دیدگاه تکاملی

عملکرد اصلی این سلول‌های روده‌ای تخصصی، جذب شدید کلسیم و فسفر از استخوان‌ها و مدیریت و دفع مازاد مواد معدنی برای حفظ تعادل سوخت‌وساز است. این کشف سوالات جالبی درباره تکامل این توانایی برانگیخته است. پژوهشگران سلول‌های مشابهی را در دیگر مارهای بزرگ همچون بوآ، آناکوندا و سایر گونه‌های پیتون و حتی مارمولک هیلا (Heloderma suspectum) یافته‌اند. این یافته‌ها نشان می‌دهد که این ویژگی یا در ابتدای فرگشت این جانوران شکل گرفته یا در گونه‌هایی که از طعمه کامل مهره‌دار تغذیه می‌کنند، چندین بار به صورت مستقل ایجاد شده است.

لیگنو اشاره می‌کند که شکارچیان دریایی مانند مارهای دریایی، پستانداران آبزی و پرندگانی مانند کرکس ریش‌دار که مقادیر زیادی استخوان مصرف می‌کنند، احتمالاً سازگاری‌های مشابهی در دستگاه گوارش خود دارند. ادامه مطالعات می‌تواند به روشن شدن اصول بنیادین هضم و تنظیم مواد معدنی در مهره‌داران منجر شود.

تحقیقات مرتبط و مسیرهای آینده

این پیشرفت نه‌تنها جنبه‌ای شگفت‌انگیز از فیزیولوژی مارها را آشکار می‌کند بلکه ممکن است در علوم پزشکی و مدیریت تغذیه حیوانات نیز کاربرد داشته باشد. درک نحوه کنترل بارهای سنگین مواد معدنی در این خزندگان می‌تواند راهی برای پژوهش در زمینه سوخت‌وساز کلسیم و نوآوری در تغذیه مارهای اسیر و گونه‌های در معرض خطر باشد. پژوهش‌های آینده احتمالاً بر شناسایی سازگاری‌های مشابه در سایر جانورانی که استخوان می‌خورند متمرکز خواهد شد.

جمع‌بندی

شناسایی سلول روده‌ای جدید که به پیتون‌ها امکان هضم کامل استخوان را می‌دهد، پیشرفت مهمی در فیزیولوژی تطبیقی به شمار می‌رود و توضیح می‌دهد که مارها چگونه مواد معدنی لازم برای بقا را از رژیم غذایی خود تأمین می‌کنند بدون آن که دچار زیاده‌روی خطرناک شوند. این یافته مسیرهای جدیدی برای تحقیق در زمینه تکامل فرایندهای گوارش در مهره‌داران می‌گشاید و می‌تواند درک ما از فرایندهای حیاتی سازنده زندگی پیچیده روی زمین را عمیق‌تر کند.