جعبه سیاه هزارپا
هزارپاها به‌ندرت در صدر اخبار قرار می‌گیرند. پاهای زیاد و سبک زندگی مخفیانه‌شان آنها را در پس‌زمینه نگه‌می‌دارد، مردم را فراری می‌دهد و می‌تواند آنها رادردسته موجودات خزنده و چندش‌آور قرار دهد. بااین‌حال، نگاهی دقیق‌تر چیزی خارق‌العاده را آشکار می‌کند. این بندپایان باستانی، ترکیباتی شیمیایی تولید می‌کنند که ممکن است کلید کشف داروهای جدید برای درمان اختلالات عصبی وتسکین انواع دردها باشد.
ترشحات دفاعی هزارپاها، داستان تکاملی قابل‌توجهی را نشان می‌دهد، به‌طوری‌که غدد دافعه آنها بیش از ۳۸۵میلیون سال پیش تکامل یافته وترشحات دفاعی آنها در بیش از ۱۲هزار گونه شناخته‌شده هزارپا،بهطور قابل‌توجهی متنوع شده است.شیمیدان امیلی مورز (Mevers) و تیمش به‌تازگی مجموعه‌ای جدید از ساختارهای پیچیده را درترشحات هزارپاکشف کرده‌اندکه می‌توانند گیرنده‌های عصبی خاصی را درمغزمورچه‌ها تنظیم کنند. نتایج این اکتشافات اخیرادرJounal of the American Chemical Society منتشر شده است.ساختارهای تازهکشفشده در دسته‌ای از ترکیبات طبیعی به‌نام آلکالوئیدها قرار می‌گیرند. تیم مورز آنها را به‌نام آندروگناتانول‌ها و آندروگناتین‌ها نام‌گذاری کرد که برگرفته از نام هزارپای تولیدکننده، یعنی آندروگناتوس کورتیکاریوس (Andrognathus corticarius) است. این هزارپا نخستین بار در محوطه دانشگاه بلکسبرگ ویرجینیا تک در استادیوم وودز کشف شد. استادیوم وودز، جنگل شهری نادر و قدیمی به مساحت ۱۱.۳هکتار است که در پشت ورزشگاه لین در محوطه دانشگاه ویرجینیا تک در بلکسبرگ ویرجینیا واقع شده است.
ترکیبات نادر یافت‌شده در هزارپاها
با وجود فراگیر بودن هزارپاها، بسیاری از اطلاعات مربوط به آنها همچنان ناشناخته باقی مانده است؛ ازجمله زیستگاه‌های خاص، تعداد دقیق گونه‌ها، رژیم غذایی، رفتارها و از همه مهم‌تر ساختار شیمیایی ترشحات آنها. مورز با همکاری پاول مارک، متخصص هزارپا در بخش حشره‌شناسی، درتلاش است تابرخی ازاین شکاف‌ها راپرکندوببیندآیا آنچه کشف می‌کنندمی‌تواند برای داروهای آینده مفیدباشد یا خیر.پیش از این، مورز ومارک یک هزارپای بومی شمال‌غربی اقیانوس‌آرام به‌نام Ishcnocybe plicata را بررسی و کشف کردند که آلکالوئیدهای مرتبط بهطور قوی و انتخابی با یک گیرنده عصبی واحد به نام سیگما ــ ۱ تعامل دارند. این تعامل نشان می‌دهد که این خانواده از ترکیبات ممکن است پتانسیل دارویی مفیدی برای درمان درد و سایر اختلالات عصبی داشته باشند.گروه مورز کشف کرد که آلکالوئیدهای جدید بهطور فعال از هزارپای هوکی در هنگام آشفتگی فیزیکی ترشح می‌شوند. این ترشحات باعث سردرگمی در مورچه‌ها می‌شود که یک شکارچی طبیعی فرضی برای هزارپاها محسوب می‌شوند. زیرمجموعه‌ای از این ترکیبات دارای تعاملات مشابهی با گیرنده عصبی سیگما ــ ۱ هستند.
چگونگی آزمایش
هر ترکیب با استفاده از کروماتوگرافی مایع با وضوح بالا و تکنیک‌های NMR به دقت مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفت. دانشمندان قطعات جرمی کلیدی را مشاهده کردند که نشان دهنده تفاوت‌های بین آندروگناتین‌ها و سایر آلکالوئیدهای هزارپا بود.
این ترکیبات بخشی از استراتژی دفاعی هزارپا را تشکیل می‌دهند. وقتی این حیوان دچار اختلال می‌شود، ترشحات را از طریق اوزوپورهای موجود در پهلوهای خود آزاد می‌کند. آلکالوئیدها بر رفتار مورچه تاثیر می‌گذارند و باعث می‌شوند که آنها خشک‌شان بزند یا سرعت‌شان را کم کنند. این یک تاکتیک دفاعی احتمالی است.
اما این همه ماجرا نیست. برخی از آندروگناتانول‌ها شباهت‌های ساختاری با پومیلیوتوکسین‌ها نشان دادند. این مولکول‌ها به‌دلیل تاثیر بر کانال‌های سدیم در سلول‌های عصبی شناخته‌شده‌اند.
این شباهت، امیدهایی را برای کاربردهای زیست‌پزشکی احتمالی ایجاد کرده است.محققان همچنین اثرات این ترشحات را بر مورچه‌ها، شکارچی که اغلب در نزدیکی این هزارپاها یافت می‌شود، آزمایش کردند. در طول سنجش‌های کنترل‌‌شده، مورچه‌هایی که در معرض این ترکیبات قرار داشتند، در مقایسه با گروه‌های کنترل، رفتار انجماد طولانی‌مدتی از خود نشان دادند. این ترکیبات مدت‌زمان ماندن مورچه‌ها در نزدیکی منبع شیمیایی را بهطور قابل‌توجهی تغییر ندادند. اما تغییر حرکت آنها احتمالا از طریق مدولاسیون گیرنده، به تداخل عصبی اشاره داشت.
حرکت به سمت توسعه دارو
هر هزارپای بالغ گونه آندروگناتوس کورتیکاریوس، این آلکالوئیدها را به مقدار زیادی ترشح می‌کند. مقدار ترشح آنها با اندازه بدن و تعداد اوزوپورها (منافذ ازت) مرتبط است. اینها غدد کوچکی هستند که وقتی هزارپا در معرض تهدید قرار می‌گیرد، ترکیبات را آزاد می‌کنند.با در دست داشتن ترکیبات پیچیده تازهکشفشده، گام بعدی یافتن افرادی است که بتوانند آنها را در مقادیر بیشتر تولید و کاربردهای زیست‌پزشکی آنها را ارزیابی کنند. مورز گفت: «این ترکیبات کاملا پیچیده هستند، بنابراین سنتز آنها در آزمایشگاه مدتی طول خواهد کشید.» هنگامی که مقادیر بیشتری در دسترس قرار گیرد، مورز قادر خواهد بود خواص و پتانسیل آنها را در توسعه دارو بهتر مطالعه کند.مسیر کشف مواد شیمیایی تا تایید دارو طولانی است. ابتدا دانشمندان باید مولکول‌ها را در آزمایشگاه تکثیر کنند. سپس می‌توانند اثرات آنها را بر روی سلول‌های انسانی و مدل‌های حیوانی آزمایش کنند. در نهایت، این تلاش‌ها ممکن است به درمان‌هایی برای دردهای مزمن یا بیماری‌های عصبی منجر شود.
هزارپاها، با سابقه باستانی که به دوران کرتاسه برمی‌گردد، ممکن است به‌زودی به پزشکی مدرن کمک کنند. ترشحات آنها فقط ابزار دفاعی نیستند، بلکه آنها طرح‌هایی برای نسل بعدی داروها هستند.
حشرات قهرمانان بی‌صدای طبیعت
ما باید از نگاه رایج به حشرات به‌عنوان موجودات «ترسناک و خزنده» دست برداریم و دستاوردهای عظیم آنها را برای انسان و محیط‌زیست به‌‌درستی درک کنیم. باورهای رایج فرهنگی، نه‌تنها مانع درک عمومی نسبت به نقش حشرات در اکوسیستم‌ها شده، بلکه موجب بی‌توجهی سیاست‌گذاران به حفاظت از تنوع زیستی نیز شده است.
در مقاله‌ای که در اکتبر ۲۰۲۲ توسط تیمی از حشره‌شناسان بین‌المللی در Ecology and Evolution منتشر شد، چند گام برای جلوگیری از کاهش بی‌رویه جمعیت حشرات مطرح شده است؛ از لزوم فشار عمومی بر دولت‌ها، تا نشان‌دادن فناوری‌هایی که از حشرات الهام گرفته‌اند و همچنین تشویق همکاری با گروه‌های حفاظتی دیگر مانند پرندگان و گیاهان.
حشرات خدمات فراوانی ارائه می‌دهند؛ گرده‌افشانی گیاهان، تامین غذا برای دیگر گونه‌ها و حتی منبع غذایی مردم در برخی جوامع. تاثیرات آنها فراتر از طبیعت است و حشرات در توسعه فناوری‌های نوین، صنایع آرایشی و دارویی نیز نقش مهمی ایفا می‌کنند.نویسندگان این مقاله تاکید دارند که برای ایجاد تغییر واقعی، باید تصویر عمومی از حشرات را از موجودات تهدیدآمیز به «یاران طبیعت» تبدیل و بهطور جدی برای حفاظت از آنها اقدام کنیم. این گام نخستین یک طرح استراتژیک گسترده برای حفظ ثبات اکوسیستم‌های جهانی محسوب می‌شود.
ترکیبات نادر یافت‌شده در هزارپاها
با وجود فراگیر بودن هزارپاها، بسیاری از اطلاعات مربوط به آنها همچنان ناشناخته باقی مانده است؛ ازجمله زیستگاه‌های خاص، تعداد دقیق گونه‌ها، رژیم غذایی، رفتارها و از همه مهم‌تر ساختار شیمیایی ترشحات آنها. مورز با همکاری پاول مارک، متخصص هزارپا در بخش حشره‌شناسی، درتلاش است تابرخی ازاین شکاف‌ها راپرکندوببیندآیا آنچه کشف می‌کنندمی‌تواند برای داروهای آینده مفیدباشد یا خیر.پیش از این، مورز ومارک یک هزارپای بومی شمال‌غربی اقیانوس‌آرام به‌نام Ishcnocybe plicata را بررسی و کشف کردند که آلکالوئیدهای مرتبط بهطور قوی و انتخابی با یک گیرنده عصبی واحد به نام سیگما ــ ۱ تعامل دارند. این تعامل نشان می‌دهد که این خانواده از ترکیبات ممکن است پتانسیل دارویی مفیدی برای درمان درد و سایر اختلالات عصبی داشته باشند.گروه مورز کشف کرد که آلکالوئیدهای جدید بهطور فعال از هزارپای هوکی در هنگام آشفتگی فیزیکی ترشح می‌شوند. این ترشحات باعث سردرگمی در مورچه‌ها می‌شود که یک شکارچی طبیعی فرضی برای هزارپاها محسوب می‌شوند. زیرمجموعه‌ای از این ترکیبات دارای تعاملات مشابهی با گیرنده عصبی سیگما ــ ۱ هستند.
چگونگی آزمایش
هر ترکیب با استفاده از کروماتوگرافی مایع با وضوح بالا و تکنیک‌های NMR به دقت مورد تجزیه و تحلیل قرارگرفت. دانشمندان قطعات جرمی کلیدی را مشاهده کردند که نشان دهنده تفاوت‌های بین آندروگناتین‌ها و سایر آلکالوئیدهای هزارپا بود.
این ترکیبات بخشی از استراتژی دفاعی هزارپا را تشکیل می‌دهند. وقتی این حیوان دچار اختلال می‌شود، ترشحات را از طریق اوزوپورهای موجود در پهلوهای خود آزاد می‌کند. آلکالوئیدها بر رفتار مورچه تاثیر می‌گذارند و باعث می‌شوند که آنها خشک‌شان بزند یا سرعت‌شان را کم کنند. این یک تاکتیک دفاعی احتمالی است.
اما این همه ماجرا نیست. برخی از آندروگناتانول‌ها شباهت‌های ساختاری با پومیلیوتوکسین‌ها نشان دادند. این مولکول‌ها به‌دلیل تاثیر بر کانال‌های سدیم در سلول‌های عصبی شناخته‌شده‌اند.
این شباهت، امیدهایی را برای کاربردهای زیست‌پزشکی احتمالی ایجاد کرده است.محققان همچنین اثرات این ترشحات را بر مورچه‌ها، شکارچی که اغلب در نزدیکی این هزارپاها یافت می‌شود، آزمایش کردند. در طول سنجش‌های کنترل‌‌شده، مورچه‌هایی که در معرض این ترکیبات قرار داشتند، در مقایسه با گروه‌های کنترل، رفتار انجماد طولانی‌مدتی از خود نشان دادند. این ترکیبات مدت‌زمان ماندن مورچه‌ها در نزدیکی منبع شیمیایی را بهطور قابل‌توجهی تغییر ندادند. اما تغییر حرکت آنها احتمالا از طریق مدولاسیون گیرنده، به تداخل عصبی اشاره داشت.
حرکت به سمت توسعه دارو
هر هزارپای بالغ گونه آندروگناتوس کورتیکاریوس، این آلکالوئیدها را به مقدار زیادی ترشح می‌کند. مقدار ترشح آنها با اندازه بدن و تعداد اوزوپورها (منافذ ازت) مرتبط است. اینها غدد کوچکی هستند که وقتی هزارپا در معرض تهدید قرار می‌گیرد، ترکیبات را آزاد می‌کنند.با در دست داشتن ترکیبات پیچیده تازهکشفشده، گام بعدی یافتن افرادی است که بتوانند آنها را در مقادیر بیشتر تولید و کاربردهای زیست‌پزشکی آنها را ارزیابی کنند. مورز گفت: «این ترکیبات کاملا پیچیده هستند، بنابراین سنتز آنها در آزمایشگاه مدتی طول خواهد کشید.» هنگامی که مقادیر بیشتری در دسترس قرار گیرد، مورز قادر خواهد بود خواص و پتانسیل آنها را در توسعه دارو بهتر مطالعه کند.مسیر کشف مواد شیمیایی تا تایید دارو طولانی است. ابتدا دانشمندان باید مولکول‌ها را در آزمایشگاه تکثیر کنند. سپس می‌توانند اثرات آنها را بر روی سلول‌های انسانی و مدل‌های حیوانی آزمایش کنند. در نهایت، این تلاش‌ها ممکن است به درمان‌هایی برای دردهای مزمن یا بیماری‌های عصبی منجر شود.
هزارپاها، با سابقه باستانی که به دوران کرتاسه برمی‌گردد، ممکن است به‌زودی به پزشکی مدرن کمک کنند. ترشحات آنها فقط ابزار دفاعی نیستند، بلکه آنها طرح‌هایی برای نسل بعدی داروها هستند.
حشرات قهرمانان بی‌صدای طبیعت
ما باید از نگاه رایج به حشرات به‌عنوان موجودات «ترسناک و خزنده» دست برداریم و دستاوردهای عظیم آنها را برای انسان و محیط‌زیست به‌‌درستی درک کنیم. باورهای رایج فرهنگی، نه‌تنها مانع درک عمومی نسبت به نقش حشرات در اکوسیستم‌ها شده، بلکه موجب بی‌توجهی سیاست‌گذاران به حفاظت از تنوع زیستی نیز شده است.
در مقاله‌ای که در اکتبر ۲۰۲۲ توسط تیمی از حشره‌شناسان بین‌المللی در Ecology and Evolution منتشر شد، چند گام برای جلوگیری از کاهش بی‌رویه جمعیت حشرات مطرح شده است؛ از لزوم فشار عمومی بر دولت‌ها، تا نشان‌دادن فناوری‌هایی که از حشرات الهام گرفته‌اند و همچنین تشویق همکاری با گروه‌های حفاظتی دیگر مانند پرندگان و گیاهان.
حشرات خدمات فراوانی ارائه می‌دهند؛ گرده‌افشانی گیاهان، تامین غذا برای دیگر گونه‌ها و حتی منبع غذایی مردم در برخی جوامع. تاثیرات آنها فراتر از طبیعت است و حشرات در توسعه فناوری‌های نوین، صنایع آرایشی و دارویی نیز نقش مهمی ایفا می‌کنند.نویسندگان این مقاله تاکید دارند که برای ایجاد تغییر واقعی، باید تصویر عمومی از حشرات را از موجودات تهدیدآمیز به «یاران طبیعت» تبدیل و بهطور جدی برای حفاظت از آنها اقدام کنیم. این گام نخستین یک طرح استراتژیک گسترده برای حفظ ثبات اکوسیستم‌های جهانی محسوب می‌شود.
